Термодинамика, метод

Термодинамическое исследование физических явлений основывается на использовании начал термодинамики. Само применение начал термодинамики для решения физических задач осуществляется двумя способами. В соответствии с этим различают два метода термодинамики метод циклов (круговых процессов) и метод термодинамических потенциалов (или метод характеристических функций). [c.99]

Установление существования таких функций состояния является крупным успехом термодинамики. Однако, оставаясь в рамках термодинамики, этим успехом не удается воспользоваться в полной мере. Дело в том, что начала термодинамики сами по себе не позволяют найти выражения для термодинамических потенциалов в виде явных функций соответствующих характеристических переменных. В термодинамике метод потенциалов состоит в использовании уравнений (5.12), [c.110]

Завершением работ Больцмана по теории равновесных состояний молекулярных систем является статистическая механика Гиббса, положенная в основу всей статистической термодинамики. Метод канонических ансамблей Гиббса представляет собой мощный метод исследования различных систем многих частиц. [c.182]

Историческим толчком для развития термодинамики явилась инженерная практика постройки паровых машин, поставившая ряд новых, неизвестных ранее вопросов. Поэтому наука, занимавшаяся сопоставлением тепла и силы (работы), получила название термодинамики . Метод анализа в этом названии не отражается. [c.12]

Во введении мы уже обращали внимание читателя на то, как сложно дать определение науки это в полной мере относится и к термодинамике. Метод, основанный на концепции локального равновесия, который мы использовали до сих пор, представляется вполне удовлетворительным в обширной области эксперимента и наблюдений. Однако встречаются ситуации, в которых этот метод требует обобщения и модификации. Назовем лишь некоторые такие ситуации. [c.432]

ПРЕДМЕТ И МЕТОД ТЕРМОДИНАМИКИ [c.6]

Физические свойства макроскопических систем изучаются статистическим и термодинамическим методами. Статистический метод основан на использовании теории вероятностей и определенных моделей строения этих систем и представляет собой содержание статистической физики. Термодинамический метод не требует привлечения модельных представлений о структуре вещества и является феноменологическим (т. е. рассматривает феномены — явления в целом). При этом все основные выводы термодинамики можно получить методом дедукции, используя только два основных эмпирических закона (начала) термодинамики. [c.6]

Для решения задач методами термодинамики совершенно необходимо знать уравнение состояния. Однако оно не может быть получено в рамках термодинамики и должно быть найдено либо экспериментально, либо методами статистической физики. Конкретный вид уравнения состояния зависит от индивидуальных свойств вещества. [c.9]

Автор, широко образованный педагог, прекрасно сознавая огромное значение статистической термодинамики для решения технических задач, показал формы и методы использования основных результатов статистики Больцмана и квантовых статистик Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака при рассмотрении важнейших понятий термодинамики, как например внутренней энергии, теплоемкости, энтропии и т. д. [c.7]

Основываясь на таком рассуждении, были введены элементарные понятия квантовой и статистической механики для интерпретации эмпирической стороны классической термодинамики. Квантовое представление об энергетических уровнях использовано для интерпретации внутренней энергии. Статистические теории приведены для того, чтобы показать, что термодинамические энергии и энтропия являются средними или статистическими свойствами системы в целом. Это позволяет понять основные положения второго закона, обоснование третьего закона и шкалу абсолютных энтропий. Также представлены методы вычисления теплоемкости и абсолютной энтропии идеальных газов. Численные значения абсолютной энтропии особенно важны для анализа систем с химическими реакциями. После рассмотрения этих основных положений технические применения даны в виде обычных термодинамических соотношений. [c.27]

Численное значение постоянной i также было определено методами статистической термодинамики. Согласно уравнению (8-17), критерий равновесия для фазовой системы твердое вещество — пар выражается отношением [c.266]

Даны современные представления о термодинамике и кинетике окисления металлов, механизме образования и законах роста различных пленок, рассмотрены механизм и различные виды электрохимической коррозии, описаны важнейшие методы исследования коррозионных процессов. [c.2]

Коррозия является процессом химического или электрохимического взаимодействия металлов с коррозионной средой. Для установления механизма и общих закономерностей этого взаимодействия и разработки методов борьбы с ним необходимо знание свойств металлов и коррозионных сред, а также основных закономерностей химических и электрохимических процессов. Поэтому научной базой для учения о коррозии и защите металлов являются металловедение и физическая химия, в первую очередь такие ее разделы, как термодинамика и кинетика гетерогенных химических и электрохимических процессов. [c.10]

Наконец, одним из практических методов защиты металлов от коррозии является создание условий, уменьшающих или полностью исключающих возможность протекания коррозионного процесса (применение защитных газовых атмосфер, обескислороживание воды, катодная защита), которые могут быть рассчитаны с помощью термодинамики. [c.11]

Грандиозные перспективы развития советской теплоэнергетики ставят перед термодинамикой обширные задачи по исследованию теплофизических свойств воды и водяного пара при сверхвысоких давлениях — до 2000 am и температурах пара до 1000° С. Методы этих исследований можно будет распространить и на опре- [c.6]

Уравнение Клапейрона — Клаузиуса для двухфазных систем можно вывести на основании второго закона термодинамики, применяя метод круговых процессов. Рассмотрим элементарный круговой процесс единицы массы вещества в ри-диаграмме. Пусть начальное состояние 1 кг вещества при давлении р изображается точкой А с удельным объемом Vi (рис. 11-5). В процессе АВ при постоянной температуре Т подводится теплота фазового превращения г, в результате чего в точке В получается пар с удельным объемом V2- Процесс Л В является изобарным и изотермическим одновременно. От точки В пар расширяется но адиабате ВС, при этом давление падает на dp, а температура на iir и в точке С температура становится равной Т — dT. От точки С нар сжимается при постоянной температуре Т — dT до точки D. Процесс D — изобарный и [c.179]

Для получения основных соотношений между свойствами, диссипацией и необратимостью, а также асимптотическими или равновесными состояниями используются методы термодинамики [724]. Другими сопутствующими проблемами являются свойства твердых частиц, электронные состояния и проводимость [510]. Явления, обусловленные присутствием электрических зарядов, и электродинамические процессы [378] наблюдаются во многих системах с накоплением заряда, эмиссией и при взаимодействии с поверхностью. [c.17]

Более подробно методы расчета рассмотрены в специальных руководствах по физической химии и химической термодинамике, например [8]. [c.276]

Влияние температуры на скорость химических реакций. Если Т->оо, то Kj- Ko, т. е. константа Кт сильно растет (экспоненциально) и при температурах процессов сварки металлов плавлением (10 ... 10 К) скорости взаимодействия будут очень велики и будут приближать состояние к равновесному, которое рассчитывается методами химической термодинамики. [c.297]

Развитая в трудах О. А. Есина и его школы (Свердловск) теория регулярных ионных растворов, учитывающая энергетическое различие ионов (энергия смешения) и образование комплексных анионов SuO/ в результате захвата молекулами ЗЮг ионов 0 ", позволила теоретически определить взаимодействие между ионами и дала метод расчета коэффициентов активностей компонентов исходя из основных положений статистической термодинамики. Основы этой теории изложены в монографии [c.355]

Термодинамика является одним из разделов теоретической физики и развита во многом трудами математиков и физиков, что сказывается на ее логической структуре, методах и терминологии. Химику приходится привыкать ко многим новым для него понятиям, заимствованным из теоретической механики, специальных разделов математики и физики, приходится часто принимать на веру доказательства и вспомогательные средства, с помощью которых на фундаменте исходных аксиом строится здание термодинамических соотношений, выводов, следствий. При этом может возникнуть и, к сожалению, существует неверное представление, что если не ставить перед собой задачу расширения теоретической базы термодинамики, занимаясь только использованием уже имеющихся выводов и формул, то достаточно освоить несложную технику термодинамических расчетов, а их глубокое обоснование, так же как и строгие формулировки основных понятий не столь важны и представляют для химика скорее общеобразовательный, чем практический интерес. [c.4]

В действительности же, чтобы применять термодинамику для решения конкретных задач, надо предварительно сформулировать их на языке этой науки, т. е. надо создать термодинамическую модель изучаемого объекта. Это начальный и исключительно важный этап любого прикладного термодинамического исследования. В природе не существует в чистом виде изолированных систем, равновесных процессов, полупроницаемых мембран и любых других объектов, с которыми имеет дело термодинамика. Поэтому для пользования ее методами необходимо каждый раз количественно оценивать соответствие реального явления и его абстрактного термодинамического образа и то, как влияет различие между ними на конечный результат термодинамического анализа. Справиться с этим успешно можно только тогда, когда применяются понятия с ясным физическим содержанием и известен путь, ведущий от [c.4]

Мнения о способах преодоления отмеченных недостатков общего термодинамического образования расходятся. Одни предпочитают дедуктивный метод изложения, опираясь на строгие формулировки исходных аксиом и логику, связывающую их с многочисленными следствиями. Другие видят выход в более подробном рассмотрении опытных фактов, приводящих к формулировкам аксиом, отмечают интересные и поучительные примеры из истории становления и развития термодинамики, отдавая явное предпочтение рассуждениям, основанным на здравом смысле и аналогиях перед формальными математическими выводами. [c.5]

В данной книге главное внимание сосредоточено на методах термодинамики и логических связях между исходными постулатами и их следствиями. Книга не претендует на полноту представления современной термодинамики. Включение в нее элементов теории устойчивости термодинамических систем, равновесий во внешних силовых полях и некоторых других не традиционных, но важных для химической термодинамики проблем проведено ценою сокращения или конспективного изложения других разделов. Поэтому предлагаемая книга ни в коей мере не может заменить собою существующие, но автор надеется, что она послужит полезным дополнением к ним. [c.5]

В действительности, однако, не существует объектов, которые бы полностью удовлетворяли подобным требованиям, и при конкретном применении теоретических выводов термодинамики неизбежно встает вопрос о соответствии реального объекта и его термодинамической модели. Чтобы ответить на него, необходимо из количественных кинетических данных сделать вывод о качественных характеристиках термодинамической системы. Сделать это бывает нелегко, но без такого анализа строгие методы термодинамики не могут использоваться для решения практических задач. Рассмотрим, например, как в общем случае можно оценить длительность релаксационного процесса и по каким признакам можно считать этот процесс закончившимся, а свойства системы равновесными. Пусть скорость релаксации системы, измеренная по некоторой термодинамической переменной X, является неизвестной функцией xji(X) текущего значения переменной [c.34]

В предшествующем изложении основное внимание уделялось функциям состояния в связи с возможностью описывать множество термодинамических свойств равновесной системы, опираясь на ограниченный набор независимых переменных. Не меньшим достоинством термодинамического метода является возможность связать между собой различные состояния интересующей системы с помощью характеристик процессов — функций процессов. Используемые в термодинамике функции процессов — это количество теплоты и работа. [c.38]

Для иллюстрации применения в термодинамике методов эксерге-тического анализа ниже приводится ряд примеров оценки термодинамических процессов или работы элементов тепловых установок г использованием понятия эксергии. [c.375]

Как видим, 90 лет назад на самом раннем периоде образования механической теории теплоты — термодинамики — Алымов с исключи 1ельиой глубиной и четкостью охарактеризовал сущность основного метода построения термодинамики — метода феноменологического. В дальнейшем созвучными с высказываниями Алымова об основном методе построения термодинамики были высказывания многих ученых. Так, например, . Планк в 1897 г. в своем курсе термодинамики писал Наиболее плодотворным оказался до сих пор третий термодинамический метод. Этот метод существенно отличается от предыдущих тем, что он не выставляет на первый план механическую природу тепла и вместо определенных представлений о сущности теплоты исходит непосредственно из нескольких данных наблюдений весьма общего характера, а именно из обоих так называемых начал тер.модинамики . [c.40]

Надо думать, что причиной этого являются слишком большая искусственность и сложность его. В следующих трех параграфах выводятся при различных независимых переменных основные дифференциальные уравнения термодинамики методом, который применялся во всех учебниках того времени (Радцига, Зернова, Саткевича, Грузинцева и др.). [c.197]

См., например, Рашевский П. К. Геометрическая теория уравнений с частными производными. М.-Л. Гостехиздат, 1947. В свое время М. Борн отмечал радикальное отличие методов и математического аппарата термодинамики от других областей теоретической физики В классической физике логическая обработка какой-либо области лишь тогда признается законченной, когда она сведена к одной из глав нормальной математики . Но есть одно поразительное исключение — классическая термодинамика. Методы, обычно применяемые в этой дисциплине для вывода основных положений, резко отличаются от принятых в других областях . Борн М. Критические замечания по поводу традиционного изложения термодинамики. В кн. Борн М. Размыышения и воспоминания физика. М. Наука, 1977, с. 91. [c.139]

Эти соотношения позволяют найти величину всех трех термоэлектрических эффектов, если известен хотя бы один и если 5 или р, известны в небольшом интервале температур вблизи Т. Применяемые на практике методы определения 5, р и П изложены в работах Бернара [3] и Блатта [12]. При выводе приведенных выше соотношений Томсон полагал, что такие обратимые процессы, как эффекты Пельтье и Томсона, можно рассматривать вне зависимости от происходящих одновременно необратимых явлений теплопроводности и выделения джоулева тепла. Наличие необратимых процессов делает сомнительным применение второго начала термодинамики в обратимой форме, однако Томсон получил правильный результат. Общая теория, рассматривавшая одновременно обратимые и необратимые процессы, была развита в 1931 г. Онсагером [47, 48]. Ее основы изложены Бернаром [3]. [c.271]

В термодинамике использунэтся два метода исследования метод круговых процессов и метод термодинамических функций и геометрических построений. Последний метод был разработан и изложен в классических работах Гиббса. Этот метод получил за последнее время наибольшее распространение. [c.9]

Второй закон термодинамики, как видно из изложенного выше, может быть применен к решению разнообразных конкретных задач. Однако он оказывается также плодотворным и при аналитическом методе исследований, основываюш,емся на рассмотрегши особых функций состояния, называемых термодинамическими, или характеристическими функциями. [c.140]

В монографии последовательно изложены теоретические основы, необходимые для понимания и расчета движения гетерогенных или многофазных смесей в различных ситуациях. Такие смеси широко представлены в различных природных процессах и областях человеческой деятельности. Подробно изложены вопросы вывода уравнений движения, реологии и термодинамики гетерогенных сред. Для этого рассмотрены как феноменологический метод, так и более глубокий метод осреднения. Получены замкнутые системы уравнений для монодпсперсных смесей с учетом вязкости, сжимаемости фаз, фазовых переходов, относительного движения фаз, радиальных пульсаций пузырей, хаотического движения и столкновений частиц и других эффектов. Рассмотрены уравнения и постановки задач применительно к твердым пористым средам, насыщенным жидкостью. Описаны имеющиеся в совремеввой литературе решения задач о движении и тепло- и массообмене около капель, частиц, пузырьков. [c.2]

Отношение между рассмотренным в данной главе подходом, связанным с осреднением более элементарных уравнений, п рассмотренным в гл. 1 феноменологическим подходом, аналогично известному отношению, имеющемуся между статистической физикой и механикой сплошной среды, между статистической физикой и термодинамикой, между молекулярно-кинетической теорией газа и газовой динамикой и т. д. В отличие от чисто феноменологического подхода нри осреднении микроуравнений для макроскопических параметров, таких, как макроскопические тензоры напряжений в фазах, величины, определяющие межфазные взаимодействия, получаются выражения, которые позволяют конкретнее представить их структуру и возможные способы их теоретического и экспериментального определения. С этой целью ниже рассмотрено получение уравнений сохранения массы, импульса, момента импульса и энергии для гетерогенных сред методом осреднения соответствующих уравнений нескольких однофазных сред с учетом граничных условий на межфазных поверхностях. При этом для упрощения рассматривается случай смеси двух фаз. [c.52]

Ряд авторов используют для объяснения эффекта энергоразае-ления метод, известный в термодинамике как демон Максвелла [63, 165, 240, 242], в котором основной упор делается на передислокацию быстрых и медленных молекул у максвелл-больимановского газа с соответствующим равновесным распределением, приводящую к тому, что более быстрые молекулы дислоцируются в периферийной области, а более медленные — в приосевой, что и вызывает эффект энергоразделения. Обладая различной кинетической энергией, молекулы газа обладают и различной проникающей способностью в направлении положительного градиента давления. Быстрые молекулы перемещаются к периферии, увеличивая тем самым у этих слоев среднестатистическую (термодинамическую) температуру. Такое предположение прогнозирует линейное распределение статической температуры по сечению трубы. Однако опыты показывают наличие максимума у кривой распределения Т. Модели этого направления исключают влияние на процесс геометрии устройства, что тоже противоречит опыту. [c.157]

Стокса для гидравлики уравнения теилопроводностн для термодинамики и т. д.), но точное решение ее удается получить лишь для частных случаев, поэтому первая задача, возникающая при моделировании, состоит в построении приближенной дискретной модели. Для этого используются методы конечных разностей и интегральных граничных уравнений, одним из вариантов последнего является метод граничных элементов. Так как получаемая при дискретизации пространства аипрокси-мирующая система алгебраических уравнений имеет высокий порядок, то при моделировании достаточно сложных технических объектов приходится принимать ряд допущений и упрощений и переходить к моделированию на макроуровне. [c.6]

Книга преследует 11ель познакомить читателя с возможностями современной термодинамики и привить ему навыки самостоятельной работы по термодинамическому моделированию реалынмх систем. Она содержит достаточно подробный анализ понятий и методов термодинамики и примеры ее практического использования. Особое внимание уделяется. современным численным методам расчетов сложных химических и фазовых равновесий. Рассмотрены различные физические воздействия на термодинамические системы с химическими реакциями, такие как внешние силовые поля. [c.2]

Последнее особенно характерно для учебной л 1тературы, предназначенной для химиков. Ее авторы стремятся не пользоваться матрицами, определителями, квадратичными формами и многими другими обычными понятиями и методами высшей математики, не доверяя, очевидно, математическому образованию читателей. Такой подход нельзя признать перспективным не только из-за сомнительности тезиса о большей наглядности или убедительности выводов и доказательств, выполненных более простыми средствами, но и ввиду существенной роли математических методов в современной химической термодинамике. Это относится также к численным методам, которые позволяют отказаться от излишней аналитической детализации задачи и получать ее решение непосредственно на основе исходных принципов. С этим -связана происходящая в настоящее время переоценка самих термодинамических методов многие типично термодинамические проблемы переносятся в область прикладной математики и формулируются на языке математического программирования. [c.5]

Благодаря существованию аддитивных (экстенсивных) величин в термодинамике появляется возможность рассчитывать свойства сложных систем по известным свойствам их частей, или составляющих веществ. Это является одним из наиболее существенных достоинств термодинамического метода. Действи- [c.29]

Значение AS процесса, как будет показано ниже, необходи- мо знать для расчета конкретных условий равновесия системы, поэтому практическая ценность третьего закона в области температур, далеких от абсолютного нуля, состоит а том, что с его помощью удается рассчитать химическое или фазовое равновесие, опираясь только на калориметрические данные. Особенно удобно применять метод абсолютных энтропий для расчетов равновесий с участием идеальных газов, поскольку для последних имеются формулы статистической термодинамики, позволяющие находить энтропии различных веществ по заданным термодинамическим параметрам и известным молекулярным постоянным частиц газа или пара (геометрия молекул, межатомные расстояния, частоты колебаний др.). Такие данные получают спектральными, электронографическими и другими нетермодинамическими методами. [c.57]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...