Закон термодинамического равновесия

В п. 2.3.3 уже использовалось важное свойство энергии упругой деформации, а именно ее положительная определенность. В недеформированном состоянии 0 = 0 так как на деформацию затрачивается работа, то О >0, и удельная потенциальная энергия упругой деформации оказывается всегда положительной функцией компонент деформаций и напряжений. Это согласуется с законом термодинамического равновесия Гиббса, согласно которому устанавливается положительная определенность как Е, так и Р в окрестности начального состояния тела. [c.80]

Применив законы термодинамического равновесия, запишем выражение константы равновесия [c.36]

В изолированной термодинамической системе любое неравновесное состояние с неизбежностью переходит в состо)шие термодинамического равновесия. Это общий закон природы. Однако для каждого конкретного неравновесного состояния существ)гют свои конкретные причины, которые обуславливают этот переход и определяют его характер. Мы познакомимся в этой главе с тем, что происходит в пространственно неоднородных состояниях, которые образуют большой и важный класс неравновесных состояний. [c.187]

Необходимость этого условия принимается в термодинамике как постулат, обоснованием которого, как и при обосновании необходимости термодинамического равновесия в изолированной системе, служит наличие в природе флюктуаций макроскопических величин. Если энтропия системы не максимально возможная при данных условиях, то флюктуации эквивалентны существованию в системе необратимых процессов и должны увеличивать энтропию. Поэтому равновесие без максимума энтропии невозможно. Но этот вывод не вытекает непосредственно из законов тер модинамики. [c.103]

Стоксово и антистоксово излучение с точки зрения квантовой теории. Для объяснения закономерностей стоксова и антистоксова излучений рассмотрим три электронных уровня атома Ei, и 3. При термодинамическом равновесии атомы распределены по энергетическим уровням согласно закону Больцмана [c.364]

Феноменологическая энтропия была введена Клаузиусом для сплошной среды. Больцман дал статистическую интерпретацию энтропии, предполагая среду дискретной. В формулировке Больцмана второй закон термодинамики гласит природа стремится перейти из менее вероятного состояния в более вероятное и термодинамическое равновесие соответствует состоянию с максимумом энтропии. [c.8]

При использовании рассчитанных на равновесие промышленных и других конструкций, которые выполнены из материалов, полученных в близких к термодинамическому равновесию условиях, не учитывается, что с первых моментов "жизни" такие объекты обречены на конфликт с принципиально неравновесными условиями окружающего пространства. Так почему бы не оставить эти устаревшие методы "борьбы" человека за прочность материалов и не перейти к новому этапу получения и управления свойствами материалов, используя истинные, реально достижимые и данные нам априори окружающим пространством законы, далекие от равновесия, основанные на иерархичности и структурной упорядоченности материи и ее структурных элементов (в частности, дефектов упаковки) в широком диапазоне масштабов. [c.135]

При термодинамическом равновесии распределение частиц на уровне энергии подчиняется закону Больцмана, поэтому [c.270]

Основанные на макроскопическом опыте представления об особенностях термодинамического равновесия конечных систем принимаются в термодинамике в качестве постулатов, опираясь на которые с помощью основных законов (начал) термодинамики изучаются свойства равновесных систем и закономерности при их приближении к равновесию. [c.16]

В законченном виде концепция тепловой смерти Вселенной была сформулирована более ста лет назад на основе работ Клаузиуса , который, распространяя законы термодинамики на Вселенную как целое, писал Энергия мира остается постоянной, энтропия мира стремится к максимуму . Это означает, что Вселенная рано или поздно придет в состояние термодинамического равновесия тогда все процессы прекратятся и мир погрузится в состояние тепловой смерти , температура во всех местах Вселенной будет одной и той же, одинаковыми будут и все другие интенсивные параметры и больше уже не будет причин, способствующих возникновению каких бы то ни было процессов. [c.83]

Утверждение о невозможности получения работы за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии, составляет основное положение второго закона термодинамики. [c.63]

Свойство энтропии возрастать в необратимых процессах, да и сама необратимость находятся в противоречии с обратимостью всех механических движений и поэтому физический смысл энтропии не столь очевиден, как, например, физический смысл внутренней энергии. Максимальное значение энтропии замкнутой системы достигается тогда, когда система приходит в состояние термодинамического равновесия. Такая количественная формулировка второго закона термодинамики дана Клаузиусом, а ее молекулярно-кинетическое истолкование Больцманом, который ввел в теорию теплоты статистические представления, основанные на том, что необратимость тепловых процессов имеет вероятностный характер. [c.76]

Закон теплового равновесия (нулевое начало термодинамики). Понятие теплового равновесия является одним из з лавнейших исходных термодинамических понятий. [c.11]

Эта особенность перегретых паров должна учитываться при составлении уравнения состояния их. Так как энергия связи молекул в группе больше средней кинетической энергии относительного движения молекул, то образовавшиеся в результате ассоциации группы должны быть сравнительно устойчивы и с достаточным основанием могут считаться как независимые частицы или молекулы газа, эквивалентные в кинетическом отношении одиночным или свободным молекулам. Рассматривая перегретый пар как совокупность свободных молекул и ассоциированных групп или комплексов, находящихся в термодинамическом равновесии, можно, воспользовавшись законами газовых смесей, компоненты которых взаимодействуют один с другим подобно химическим реагентам, получить уравнение состояния перегретых паров в виде [c.284]

В условиях термодинамического равновесия среды и излучения в соответствии с законом Кирхгофа спектральная поглощательная способность среды равна спектральной степени черноты [c.325]

Как уже указывалось, метод изучения свойств веществ, принятый в книге, является термодинамическим, так как он основан на использовании законов термодинамики. Термодинамический метод позволяет, во-первых, установить связь между различными термодинамическими свойствами в состоянии термодинамического равновесия системы, а во-вторых, установить условия, определяющие это состояние равновесия. [c.9]

С последним обстоятельством связано известное высказывание Клаузиуса Энергия мира постоянна. Энтропия мира стремится к максимуму (1856 г.), выражающее мысль о стремлении Вселенной к термодинамическому равновесию ( тепловой смерти ). Ф. Энгельс в Диалектике природы дал детальную и убедительную критику этого ошибочного тезиса, основанного на неправильной трактовке Вселенной как изолированной системы. Современные исследования, посвященные применению законов термодинамики к различным моделям Вселенной и связанные, например, с общей теорией относительности, также не подтверждают вывода о стремлении Вселенной к термодинамическому равновесию. [c.77]

Можно показать, что условия (4.20) определяют состояние термодинамического равновесия и для изолированной системы такая система не обменивается с окружающей средой ни теплотой, ни работой, ни веществом. Используем объединенное выражение первого и второго законов термодинамики (3.56) [c.112]

Применение первого закона термодинамики для потока имеет свою специфику. Состояние движущейся среды, в которой происходит перенос теплоты и совершается работа различных сил, в целом не является равновесным. Поэтому термодинамический анализ основывается на понятии локального термодинамического равновесия в качестве равновесных термодинамических систем рассматриваются макроскопические элементы среды — макрочастицы. Объем макрочастицы можно считать бесконечно малым по отношению к объему среды, но в то же время макрочастица содержит достаточное количество молекул (или других микрочастиц), чтобы характеризоваться определенными значениями термодинамических параметров, р, V, Т. [c.163]

Рассмотренные здесь положения, касающиеся вопроса о химическом равновесии, не имеют никакой видимой связи со вторым законом термодинамики. Между тем общие принципы термодинамического равновесия, о которых уже говорилось (см. 12), применимы, конечно, и к химическим реакциям. Условие максимума энтропии (4.20), справедливое для изолированной (или даже закрытой адиабатной) системы, применяется не только для простых (т. е. гомогенных однокомпонентных) систем, его можно использовать и для анализа систем с фазовыми и химическими превращениями. Наиболее последовательный и простой путь такого исполь- [c.244]

Тепловое излучение подчиняется общим для электромагнитных волн законам. Однако существуют специфические для теплового излучения законы, которые получены применительно к абсолютно черному телу, находящемуся в термодинамическом равновесии. [c.405]

Рассматривая реальный газ как совокупность свободных (т. е. одиночных) молекул и ассоциированных групп или комплексов, находящихся в термодинамическом равновесии друг с другом, можно, воспользовавшись законами газовых смесей, составляющие которых взаимодействуют друг с другом подобно химическим реагентам, получить уравнение состояния реальных газов в виде [c.256]

Согласно закону Кирхгофа степень черТГгУГы любого тела в состоянии термодинамического равновесия численно равна его коэффициенту поглощения при той же температуре, т. е. е = Л. В соответствии с этим законом отношение энергии излучения к коэффициенту поглощения (Е/А) не зависит от природы тела и равно энергии излучения Ео абсо- [c.91]

Из того, что мы знаем о равновесных и неравновесных состояниях, следует, что при переходе от вторых к первым энтропия Зшеличивается и достигает максимального значения в состоянии термодинамического равновесия. Поскольку в изолированной системе все переходы идут именно в этом направлении, мы получаем, таким образом, количественную формулировку II закона термодинамики энтропия изолированной системы не может убывать. [c.53]

Пусть атомарный газ находится в замкнутом объеме при изотермических условиях. В том же объеме присутствует, естественно, и электромагнитное поле, обусловленное тепловым излучением. Как было выяснено в главе XXXVI, рассматриваемая система, состоящая из газа и теплового излучения, будет находиться в термодинамическом равновесии, если газ и излучение обладают одной и той же температурой, атомы подчинены распределению Максвелла—Больцмана, а излучение — формуле Планка. Однако термодинамическое равновесие системы не означает, что энергия каждого атома газа сохраняется неизменной. Между атомами и полем осуществляется постоянный обмен энергией. Атомы излучают и поглощают фотоны, переходя из одних состояний в другие происходит и обмен импульсами между атомом и полем — импульс изменяется в процессе испускания и поглощения фотона (см. 184). Между атомами газа осуществляется также обмен импульсами и энергией при их столкновениях между собой. Однако ни один из этих процессов не нарушает термодинамического равновесия системы в целом и соответствующих ему законов распределения атомов по энергиям и скоростям, равно как и распределения энергии излучения по спектру. [c.735]

Генерация обычно происходит на переходе Е 2- Е1 (Ярлиния, Я] = 6943 А), по может быть получена и на переходе Е2 Е (/ 2-ли1ШЯ, Яг = 6928 А). Время релаксации частиц между уровнями Е 2 я Е2 очень мало (менее 10 с), поэтому при возникновении генерации на линии Я1 между ними быстро устанавливается термодинамическое равновесие, при котором населенности распределяются по закону Больцмана. [c.286]

В статистической физике, явно учитывающей движение частиц в системе, смысл положения о ее термодинамическом равновесии состоит в том, что у всякой (изучаемой термодинамикой) изолированной системы существует такое определенное и единственное макроскопическое состояние, которое чап1е всего создается непрерывно движунщмися частицами. Это есть наиболее вероятное состояние, в которое и переходит изолированная система с течением времени. Отсюда видно, что постулат о самопроизвольном переходе изолированной системы в равновесие и неограниченно долгое ее пребывание в нем не являются абсолютным законом природы, а выражают лишь наиболее вероятное поведение системы никогда не прекращаюндееся движение частиц системы приводит к ее спонтанным отклонениям (флуктуациям) от равновесного состояния. [c.17]

Необратимые процессы протекают так, что система переходит из менее вероятного состояния в более вероятное, причем беспорядок в системе увеличивается. Следовательно, энтропия является мерой беспорядка в системе. Рост энтропии в необратимых процессах приводит к тому, что энергия, которой обладает система, становится менее доступной для преобразо11ания й работу, а в состоянии равновесия такое преобразование вообще невозможно. Состояние равновесия относительно окружающей среды удачно обозначено в английской литературе как dead state (мертвое состояние системы). Таким образом, мы пришли к первоначальной формулировке второго закона в 1 этой главы Невозможно получить работу за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии . [c.78]

В этом разделе дан вьшод дифференциальных уравнений, выражающих условия термодинамического равновесия в двухфаз-иых системах. Эти уравнения представляют собой строгие следствия основных законов термодинамики и имеют весьма общий характер. Они применимы к рассмотрению условий равновесия в любых двухфазных системах (жидкость—пар, жидкость—твердая фаза, жидкость—жидкость и т. д.). Для простоты ограничимся случаем двухкомпонентной двухфазной системы. [c.130]

Дальнейшее обобщение и развитие энергетических концепций стали возможны на основе фундаментальных законов термодинамики. Трибосистема с позиций термодинамики необратимых процессов, как отмечалось выше, при определенных условиях является открытой термодинамической системой, обменивающейся энергией и веществом с окружающей средой. Известно, что в термодинамике неравновесных систем в отличие от равновесной термодинамики изучают изменения состояний, протекаюи ,ие с конечными, отличными от нуля скоростями. Предмет исследования - переносы массы, энергии, вызванные различными факторами, называемыми силами. Причиной возникновения потока всегда являются различия в значениях термодинамических сил температуры, давления и концентрации или их функции, т.е. перепады, или градиенты. Поэтому поток теплоты в трибосистеме появляется, если возникает градиент температуры, а поток вещества есть следствие наличия градиента концентрации и т.д. Следовательно, термодинамические силы представляют собой градиенты, характеризующие удаленность трибосистемы от термодинамического равновесия. Суть применения законов классической термодинамики к неравновесным системам заключается в предположении о локальном равновесии внутри малых элементов областей системы. Представление о локальном равновесии позволяет изучать больп1ое число практически важных неравновесных систем, к которым с полным основанием можно отнести и трибосистемы. При этом все уравнения сохраняют свою ценность по отношению к малым областям, а значит, и общность описываемых ими закономерностей. Так, уравнение Гиббса, показываюилее зависимость внутренней энергии U от энтропии S, объема и химических потен- [c.107]

Классическим примером образования флуктуаций является так называемое броуновское движение, состоящее в непрерывном хаотическом движении малых твердых или жидких частиц, взвешенных в газе или жидкости. Броуновское движение возникает вследствие того, что сумма импульсов от ударов молекул среды (т. е. газа или жидкости) о поверхность малой твердой частицы не равна нулю и с течением времени изменяется по закону случая как по величине, так и по на-пpaвлeнч o. Под действием ударов молекул частица движется в разных направлениях, в том числе и снизу вверх. Броуновское движение частицы в направлении снизу вверх представляет собой кажущееся противоречие второму началу термодинамики (в его формальной термодинамической трактовке), так как при этом совершается работа против внешних сил (силы тяжести) при наличии лишь одного источника тепла— среды (газа или жидкости, находящихся в термодинамическом равновесии), а энтропия системы соответственно уменьшается.. [c.105]

МИКИ, отражающих те или иные особенности таких процессов. Однако его физическая сущность наиболее отчетливо раскрывается в формулировке, данной Больцманом. Он подчеркнул свойство природы стремит ,-ся от состояний менее вероятных к состояниям более вероятным. Известно, что наиболее вероятным состоянием термодинамической системы является ее термодинамическое равновесие. Если теи.лоизолироваи-ную термодинамическую систему вывести из состояния термодинамического равновесия путем создания разности, например, температур между различными телами системы, то за счет самопроизвольных естественных процессов теплообмена эта система придет к состоянию термодинамического равновесия, при котором все тела системы будут иметь одинаковую температуру. На этом же очевидном ( )акте основывается формулировка второго закона тсрмодииамикк, предложенная Клаузиусом (1850) теплота сама С060Г1 переходит лить от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой и не может самопроизвольно переходить в обратном паправлении. [c.39]

Плазма как смесь частиц с различными зарядами и масса.ми находится в термодинамическом равновесии, если в ней соблюдается газокинетическое, дмссоциацнонное и ионизационное равновесие, а процесс излучения подчиняется законам излучения абсолютно черного тела. Такое состояние имеет место при равновесии, которое устанавливается в закрытых системах с запертым излучением при протекании прямых и обра тных процессов по одному и тому же пути с одинаковыми скоростями. Так, при ионизации электронным ударом А -+ с 12 А -ре -Ь е обратный процесс, (рекомбинация) должен происходить при тройных соударениях, а фотоионизации А - -/гv)T А + - -Ч- с должна соответс 1 вовать рекомбинация с излучением. [c.392]

При устамовленпи термодинамического равновесия степень нонн-зации плазмы зависит только от температуры и давления. Индийский физик Саха применил для анализа термодинамически равновесного процесса ионизации закон химического равновесия (закон действующих масс). Если ноны и электроны рассматривать и качестве химических веществ, а процесс ионизации — как обратимую химическую реакцию, то константу равновесия (481), характеризующую степень завершенности этое реакции, можно представить в виде отношения [c.394]

Особенности такого типа процессов объясняются в бо-.лее общей феноменологической теории диффузии [7—10]. При построении такой более общей теории следует исходить пз того, что в состоянии термодинамического равновесия системы химические потенциалы р всех компонентов должны иметь постоянное значение как для всех фаз, так и вообще для всех участков системы. Если в системе химические потенциалы не постоянны, а являются функциями координат, то это может вызвать появление диффузионных потоков, стремящихся выравнять имеющиеся разности химпческих потенциалов. Такие диффузионные потоки не обязательно направлены противопололшо градиенту концентрации диффундирующего вещества и в общем случае ул о могут не определяться первым законом Фпка (23,1). [c.247]

Рассмотрим случай термодинамического равновесия, когда атомы распределены по энергетическим уровням по закону Больцмана, л плот1 ость излучения p(v) — по закону Планка. Тогда по закону Больцмана [c.395]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...