Система термодинамическая закрытая

Закрытая термодинамическая система — термодинамическая система, которая iie может обмениваться веществом с другими системами. [c.83]

Между П. и конденсиров. фазой осуществляется пост, обмен молекулами (атомами). При динамич. равновесии испаряющийся поток молекул каждого сорта равен обратному потоку данных молекул в конденсиров. фазу. Условия, при к-рых достигается динамич. равновесие в системе П.— конденсиров. фаза,— замкнутость объёма, постоянство темп-ры и парциальные давлений всех компонент, т. е. система должна быть термодинамически закрытой . П,, находящийся в равновесном состоянии, ааз. насыщенным. [c.527]

Допустим теперь, что термодинамическая система не закрытая, т. е. в левой [c.64]

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ В ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ [c.30]

Первым и вторым законами термодинамики устанавливается существование двух функций состояния — энергии и энтропии. Оба закона формулируют полностью только для закрытых систем, но понятия энергии и энтропии используются более широко, в любых термодинамических системах. Ни энергию, ни энтропию нельзя измерить непосредственно, это вспомогательные физические величины. Нахождение их не является конечной целью термодинамического анализа, однако они позволяют реализовать в принципе уже сформулированные на основе постулатов термодинамики возможности количественного расчета других интересующих свойств равновесных систем. [c.41]

Набор степеней протекания независимых реакций в закрытых системах играет ту же роль, что и набор компонентов, позволяя минимальным числом соотношений между количествами веществ описать любые возможные изменения а химическом составе системы. Но, как видно из (1.4), в отдельных случаях число независимых реакций может оказаться меньшим, чем число компонентов. Это дает определенные преимущества при выполнении термодинамических расчетов. Кроме того, химические переменные оказываются более удобными для сочетания термодинамических и кинетических данных с целью выяснения механизма реакции. Выбор как компонентов, так и независимых реакций неоднозначен, но он облегчается применением методов линейной алгебры (см. 21). [c.68]

Оба сомножителя в (8.12) имеют одинаковые знаки (например, расширение (dV >0) происходит при Р>Р°). В общем случае это утверждение доказывается анализом устойчивости термодинамического равновесия (см. 12). (Напомним, что величины, имеющие надстрочный индекс (°), относятся к внешней среде.) Если однородная закрытая система без химических реакций (или с равновесными химическими реакциями) совершает необратимую (из-за скачка X на граничной поверхности) работу, то из (8.9) и (5.5) [c.72]

Рассмотренные выше примеры касались однородных закрытых систем, и поскольку переменные химического состава в них не использовались, то полученные выводы справедливы либо при равновесных химических превращениях веществ в системе, либо при полном отсутствии таковых. Усложнения, появляющиеся при анализе открытых систем или систем с неравновесным химическим составом, вызваны прежде всего увеличением числа аргументов характеристических функций. Можно и в этом случае попытаться применить рассмотренную последовательность получения термодинамических характеристик, т. е. по-прежнему изучать зависимости Ср(Т), V T, Р) и т. п., но при определенных, фиксированных химических составах. Такой путь был бы, однако, неоправданно трудоемким, если в начале его не ориентироваться на использование уравнений Гиббса—Дюгема. Для применения последних надо знать прежде всего зависимость свойств от состава фазы, и определение этих зависимостей при параметрах 7, Р составляет основную задачу экспериментальной термодинамики растворов. [c.95]

Рассмотрим конкретный пример. Термодинамической системой является жидкая сферическая капля, равновесная с насыщенным паром того же химического состава, что и жидкость (рис. 5). — давление в капле — давление в паре п , п -и п — количества веществ в капле, в паре и во всей закрытой и изотермической системе V , и V — объемы фаз и системы. Внутренними переменными в данном случае являются л , V , V, и др. Пусть, например, равнове- [c.111]

Изучаемая нестационарная открытая система первоначально не находится в равновесии со своим термостатом ее эволюция направлена в сторону достижения частичного равновесия системы с термостатом. С учетом того, что эволюцией системы управляют потенциалы (термодинамические силы), характеризующие состояние системы, Г.П. Гладышев [2] использовал для анализа открытых систем удельную величину функции Гиббса, отнесенную к единице объема или массы. Напомним, что в соответствии с функцией Гиббса движущей силой процесса для закрытых систем при постоянных температуре и давлении является стремление системы к минимуму свободной энергии (максимуму энтропии), если в системе не совершается никакая работа кроме работы расширения [17]. Гиббс предвидел широкие возможности термодинамики для решения различных задач, сделав следующие предсказания ...Несмотря на то, что статистическая механика исторически обязана возникновением исследованиям в области термодинамики, она, очевидно, в высокой мере заслуживает независимого развития как вследствие элегантности и простоты ее принципов, так и потому, что она приводит к новым результатам и проливает новый свет на старые истины в областях, совершенно чуждых термодинамике . [c.21]

Внутренняя энергия U—функция состояния закрытой термодинамической системы, определяемая тем, что ее приращение в любом процессе, происходящем в этой системе, равно сумме теплоты, сообщенной системе, и работы, совершенной над ней [c.97]

Из формулы (ll9) видно, что выражение для работы термодинамической системы в движущейся системе координат содержит не только слагаемое с pdV, но и с dp. Такой дополнительный вклад в релятивистскую работу обусловлен относительностью одновременности. Чтобы в этом убедиться, рассмотрим систему в закрытом цилиндре (длиной / и площадью сечения ), коаксиальном с направлением движения. Пусть в системе происходит процесс, при котором давление [c.153]

Термодинамика систем с отрицательными температурами изложена в гл. 7. Из этой главы можно заключить, что все вышеприведенные утверждения о системах с отрицательными температурами ошибочны. Спиновые состояния с отрицательными температурами — это равновесные состояния, и поэтому к ним применимо термодинамическое понятие температуры. Состояния эти являются устойчивыми, но в отличие от обычных систем их устойчивость характеризуется не минимумом внутренней энергии и энергии Гиббса, а максимумом этих функций (см. 34). Что касается того, что системы с отрицательной температурой остынут при контакте с телами, имеюш ими положительную температуру, то тело с /=10 С тоже остынет при контакте с термостатом, имеющим температуру / = 5° С, однако это не означает, что первоначальное состояние тела было неравновесным и неустойчивым. Теплый воздух в закрытой комнате зимой тоже остынет через характерное время теплопередачи через стены, хотя состояние воздуха все время равновесно и устойчиво. Состояния с отрицательной температурой нельзя представлять себе как состояния водного раствора соли в стакане в первые секунды после его переворачивания вверх дном, когда плотность раствора вверху больше, чем внизу, и система имеет избыток механической энергии, переходящей со временем в энергию теплового движения. При отрицательной температуре (см. 33) в системе могут быть проведены различные обратимые процессы, чего принципиально нельзя было бы сделать при неравновесном состоянии системы. [c.174]

Термодинамическая устойчивость системы определяется второй вариацией какого-либо термодинамического потенциала, если она не равна нулю. Найдем вначале общее выражение устойчивости системы, а потом исследуем и вторую вариацию соответствующего термодинамического потенциала. Рассмотрим закрытую систему, находящуюся в термостате с температурой Т под постоянным давлением Р. Общим условием устойчивости равновесия такой системы является минимум ее энергии Гиббса G = = Е—rS-f-PV. Это означает, что состояние системы в термостате при данных Р и Г с координатами (экстенсивными параметрами) У и S является устойчивым, если при небольшом спонтанном изменении координат ее энергия Гиббса G возрастает AG = = Gi — G>0, т. е. [c.105]

В полностью ионизированной плазме скорость процессов ионизации равна скорости процессов рекомбинации. Такое стационарное состояние совпадает с состоянием термодинамического равновесия в закрытой системе. В открытой системе энергетически неизолированной (энергия может как подводиться, так и отводиться) стационарное состояние ионизации не всегда совпадает с состоянием термодинамического равновесия. Поэтому при термодинамическом расчете плазмы должно учитываться как излучение плазмы, так и степень ее ионизации. Несмотря на многообразие явлений, сопутствующих плазме, состояние ее в настоящее время опре- [c.233]

Отметим, что термодинамическое состояние системы удобно определять совокупностью интенсивных свойств. Однако не все они являются независимыми величинами. Часть из них может быть однозначно определена, если известно некоторое минимальное число независимых величин (параметров). Это число различно для различных термодинамических систем. Для закрытых систем оно равно числу независимых энергетических воздействий на систему. [c.7]

Условия (2-13) для закрытых термодинамических систем, характеризующихся лишь двумя независимыми переменными, являются одновременно и достаточными. Однако для открытых систем, каковыми являются фазы двухфазной системы, эти условия недостаточны и должны быть дополнены условиями, исключающими переход массы из одной фазы в другую. Эти условия можно получить, пользуясь тем же приемом, что и при выводе условий (2-13). [c.26]

С этой целью рассмотрим открытые термодинамические системы, в которых массы компонентов, а следовательно, и числа молей (а = 1,. .., р) из-за массообмена термодинамической системы с окружающей средой могут изменяться произвольным образом. Первый закон термодинамики для закрытых термодинамических систем (закрытые системы не обмениваются веществом с внешней средой) устанавливает существование функции состояния — внутренней энергии и, из второго закона термодинамики следует существование для закрытых систем функции состояния энтропии 5. Предположим, что эти функции состояния существуют и для открытых систем, когда количества молей компонент меняются в системе произвольным образом [c.73]

Для закрытой системы, состояние которой определяется двумя независимыми параметрами, термодинамическое тождество в зависимости от выбранных независимых переменных (V и Т или р и Т) принимает вид (при dL o = 0) [c.98]

В закрытой системе неравновесные параметры уже в самом начале принимают форму диссипативных обобщенных сил, так как в правой части термодинамического тождества все обобщенные силы сведены во второй член. В случае открытой системы, где необратимость может быть [c.157]

Полученные выше условия устойчивости термодинамического равновесия относятся к любым закрытым системам, а следовательно, справедливы и для однородных тел. [c.197]

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]

В зависимости от условий взаимодействия рассматриваемой термодинамической системы с другими рассматривают открытую и закрытую, изолированную и адиабатную системы. Открытой термодинамической системой называют систему, которая обменивается веществом с другими системами, а в закрытой — обмен веществом с другими системами отсутствует. В изолированной термодинамической системе отсутствует обмен веществом и энергией с другими системами. В адиабатной системе отсутствует теплообмен с другими системами. Адиабатные термодинамические системы могут быть как открытыми, так и закрытыми. [c.7]

T. e. получим уравнение (1.37) первого закона термодинамики д.чя рабочего тела, когда оно находится в относительном покое, т. е. для закрытой термодинамической системы. [c.43]

Все ТТ будем рассматривать как закрытые термодинамические системы, обменивающиеся с окружающей средой только энергией (рис. 1). В общем случае для них 1-й закон термодинамики записывается в виде [c.7]

Кроме того, как закрытая термодинамическая система она должна иметь dp = 0. Наличие двухфазного рабочего тела в такой системе описывается уравнениями [c.9]

Рассмотрим круговой процесс изменения состояния термодинамической системы (рис. 1.9), заключающийся в переходе от начального состояния к некоторому состоянию 2 по пути ]—а—2 и возвращении от состояния 2 к исходному состоянию 1 по другому пути 2—Ь—1 состояния / и 2 предполагаются равновесными. Каждый из указанных переходов обратим (в общем случае переходы могут быть и необратимыми). Допустим, что термодинамическая система является закрытой и двухпараметрической, вследствие чего равновесное состояние ее определяется двумя независимыми параметрами. При обратимом процессе, определяемом условием X = onst, элементарная работа dL и элементарное количество теплоты dQ согласно (1.16) и 1.21) [c.30]

Термодинамический потенциал и может быть использован в качестве критерия термодинамического равновесия. По условию система является закрытой (т = = сопз1). Прекратив подвод к системе энергии в виде теплоты (18 = 0) и в виде работы ( У=0), получим изолированную систему. Для нее из выражения (10.18) имеем [c.245]

Термодинамические системы бывают закрытые, если в них отсутствует обмен веществом через контрольную поверхность, и открытые, в которых обмен веществом с окружающей средой происходит через контрольную поверхность. Система, которая не обменивается энергией и веществом с окружаюнгей средой, называется изолированной. Если система не обменивается энергией в форме теплоты, то она называется адиабатной, или теплоизолированной. [c.9]

Если свойства системы описываются уравнением, содержащим различных термодинамических величин больше, чем общая вариантность равновесия, то из сказанного выше следует, что некоторые из величин являются функциями других, выбранных в качестве независимых переменных. Уравнения, связывающие одно из внутренних свойств с внешними свойствами и температурой, называют уравнениями состояния. Число независимых уравнений состояния равняется вариантности равновесия, в чем нетрудно убедиться, рассматривая решеЛя этих уравнений относительно аргументов. В дальнейшем этот вывод будет уточнен с учетом следствий, вытекающих из законов термодинамики (см. 10). Конкретный вид уравнений состояния термодинамика установить не может, однако вывод об их существовании уже сам по себе позволяет получить некоторые соотношения между свойствами. Так, если закрытая система рассматривается без учета внешних силовых полей и поверхностных, [c.24]

Уравнения (5.20), (5.21) справедливы для любой закрытой равновесной системы вне зависимости от того, происходят в ней химические или фазовые превращения или нет. Поскольку внутренние переменные, выражающие состав системы, не входили в набор независимых переменных U и Q, пользуясь этими уравнениями, нельзя отделить влияние состава системы на ее свойства от влияния независимых переменных Т, V, что является недостатком термодинамической модели, скрывающим характерные особенности систем с изменяющимся химическим или фазовым составом. Например, при атмосферном давлении и температуре 25° С газообразный диоксид азота, NO2, имеет мольную теплоемкость 37 Дж-моль К , а его димер, N2O4,— 77 Дж-моль -К , в то время как экспериментально измеренная теплоемкость равновесной смеси NO2 и N2O4 при тех же условиях составляет 518 Дж-моль- -К М Теплота при нагревании смеси затрачивается, следовательно, в основном на диссоциацию димера, а не непосредственно на нагревание составляющих смеси [7]. [c.46]

Понятие теплоты, о котором говорится в законе Гесса, требует специальных пояснений, поскольку химические реакции происходят внутри системы, в то время как теплота по определению связана с переносом энергии между системой и внешней средой через граничную поверхность. На рис. 1 приведена схема, поясняющая взаимосвязь между теплотой химической реакции в закрытой системе с постоянным объемом и величиной Qv в (5.32). Кружками обозначены три различных состояния системы в ходе процесса, его направление указано стрелками. Исходное неравновесное состояние химически реагирующих веществ можно характеризовать термодинамически, если считать это состояние равновесным при условии, что вещества изолированы друг от друга или что начало химической реакции необходимо инициировать введением катализатора, локальным нагреванием смеси либо иным способом. Вначале калориметрического опУта одно из этих условий должно обязательно выполняться. [c.48]

Таким образом, термодинамический эффект, вызванный изменениями количеств веществ в системе, можно вырааить тремя способами. Вонпервых, его можно представить как сумму эффектов от каждого из компонентов системы. Независимыми переменными в этом случае служат количества (или массы) компонентов, и вклад каждого из них о внутреннюю энергию системы записывается в виде ifdrtf. Этот способ описания пригоден для процессов в открытых системах. Вопрос о химическом равновесии внутри системы при нем остается невыясненным. Так функции и(S, V, п) или U(T, V, п) могут относиться как к химически равновесной системе, так и к системе, в которой нет химических превращений веществ. Обе эти возможности должны указываться заранее при формулировке задачи. Последнее замечание относится и к описанию процессов в закрытых системах, у которых все внешние переменные п фиксированы и поэтому обычно не включаются в набор аргументов термодинамических функций. Например, уравнение состояния (2.1) в виде Р = Р(Т, V) справедливо как для химически равновесной смеси веществ, так и для гомогенной системы без химических превращений. Общие выражения (2.2) —(2.7) для частных производных одинаковы в обоих случаях, о численные значения термических коэффициентов av, Pv и других свойств при наличии химических реакций и без них могут существенно различаться. Наглядный пример этого — уравнения (5.30), (5.31). [c.69]

Бместо одного фундаментального уравнения для решения той же задачи, расчета термодинамических сил и (Координат системы достаточно знать d любых независимых соотношений между ними, например уравнений состояния. Так, закрытая система, содержащая п молей идеального одноатомного газа, имеет термическое уравнение состояния (3.17) [c.90]

Во-вторых, ограничения пригодны только для таких изменений состояния системы, при которых меняются интенсивные свойства фаз, так как иначе частные производные сопряженных переменных либо тождественно равняются нулю, как, например, (dPjdV)T при равновесии жидкость—пар в однокомпо-нентной системе, либо не существуют (бесконечны), как, например, Ср при температуре плавления индивидуального вещества. В гомогенных системах такие процессы также должны учитываться, что делалось выше при выборе и обосновании знака неравенства (12.29), но они, как нетрудно заметить, не влияют на ограничения (13.9) — (13.11) и другие, которые получаются из (12.29) при условии постоянства хотя бы одной из термодинамических координат системы. Этим исключается влияние процессов, единственным результатом которых было бы изменение массы системы. Так, неравенства (13.9) — (13.11), (13.21) относятся к закрытым системам и для их вывода важно знать значение не полного определителя формы (12.29), а его главных миноров. Последние должны быть определены положительно в термодинамически устойчивой системе (см. примечание на с. 123). [c.128]

Прежде чем пользоваться термодинамическими методами, надо количественно описать интересующий объект и происходящие в нем процессы на языке понятий и законов этой науки. Термодинамические соотношения и выводы применяются не к реальным объектам и явлениям, а к их моделям — термодинамическим системам и термодинамическим процессам. Создание термодинамической модели — один из наиболее трудных этапов работы, связанный, как правило, с необходимостью использования наиболее серьезных приближений. Среди них применение равновесного описания для неравновесных в принципе процессов и состояний, введение понятий закрытой изолированной, изотермической и т. п. системы для объектов, которые в действительности не соответствуют таким идеализированным схемам, разделение множества присутствующих в системе веществ на термодинамически значимые составляющие и незначимые примеси и многие другие упрощения. Ранее, хотя и подчеркивалась ограниченность выразительных средств термодинамики по сравнению с бесконечно сложными, взаимосвязанными явлениями природы, вопросы создания термодинамических моделей специально не рассматривались. Так, анализ равновесий начинался с решения уже сформулированной, термодинамически поставленной задачи, когда звестны термодинамические пере- [c.165]

Система, изолированная от окружающей среды таким о(5разом, что не может обмениваться с ней веществом, называется закрытой, обменивающаяся веществом — открытой. Процессы превращения теплоты в работу и процессы превращения работы в теплоту, реализуемые в тепловых машинах, осуществляются термодинамической системой так называемым рабочим телом, которое изменяет в этих процессах свое физическое состояние. [c.11]

Если термодинамическая система сохраняет постоянное количество вещества при всех изменениях, в ней происходящих, то такую систему принято называть закрытой, если нет, то систему называют открытой. Если между системой и окружающей ее ередой нет каких-либо энергетических или материальных взаимодействий, то такую систему принято называть изолированной системой. [c.7]

Термодинамическая система, или тело, — это такая равновесная система, которая способна обмениваться с другими телами энергией и вещеетвом. Различают понятия открытой, закрытой и изолированной термодинамической системы. Открытая термодинамическая система может обмениваться веществом с другими системами. Закрытая термодинамическая система не может обмениваться веществом с другими системами. [c.9]

Чтобы оттенить фундаментальные положения термодинамики, имеющие наиболее широкое применение в самых различных областях науки и техники, признано целесообразным в основной части курса рассмотреть первое начало термодинамики применительно главным образом к закрытой системе, а для открытой системы (потока) — только в таких условиях, когда изменением кинетической энергии видимого движения рабочего тела можно пренебречь, что допустимо, в частности, при рассмотрении преобразования энергии в турбине или в компрессоре в целом. В полной же мере первое начало термодинамики для потока упругой жидкости излагать далее, непосредственно перед рассмотрением закономерностей истечения, в XIV главе Термодинамика потока —в сочетании с другими вопросами потока. Энтропия, удельная энтропия и диаграмма Ts вводятся на рассмотрение раньше термодинамических процессов, что позволяет изучать последние одновременно в двух системах координат pv и Ts. Математически удельная энтропия вводится как функция состояния с помощью интег-рирующёго множителя для элемента теплоты, а физически — как параметр состояния, изменение которого в равновесных процессах служит признаком теплообмена, определяет значение и знак теплоты. [c.3]

В этой главе рассматриваются равновесные термодинамические процессы изменения состояния идеального газа при постоянной теплоемкости в условиях закрытой системы. При этом чисто механические явления, связанные с перемещением рабочего тела как целого, отсутствуют (или не учитываются) и обмен массой с окружанэщей средой не происходит, например процесс расширения газа в цилиндре с подвижным поршнем или в таких условиях, когда явления рассматриваются относительно центра инерции рабочего тела. В изло [c.63]

Сравнивая выражения bq = du- -bl и 617 = процессах изменения состояния закрытой системы собственная энергия рабочего тела, определяемая его внутренним состоянием, характеризуется значением и. В случае потока упругой жидкости собственной энергией рабочего тела является энтальпия, включающая внутреннюю энергию и потенциальную энергию давления. Очевидна аналогия энтальпия в потоке играет ту же роль, что и внутренняя энергия в закрытой системе, — роль собственной энергии тела, определяемой его термодинамическим состоя1гием. [c.206]

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]

ТТ. В равновесном состоянии газорегулируемой тепловой трубы при допущении, что ТТ — это закрытая термодинамическая система, теплоноситель и неконденсирую-щийся газ подчиняются следующим условиям [c.20]

Определенными преимуществами по сравнению с закрытыми обладают открытые испарительно-конденсационные термодинамические системы, или ТТ открытого тина. ТТ открытого типа будем называть такие, которые имеют испарительно-конденсационный цикл и сообщаются с окружающей средой, т. е. допускают частичный обмен с ней массы. В ТТ открытого типа массообненная часть контрольной поверхности, как правило, расположена за зоной конденсации. Указанные тепловые трубы можно классифицировать исходя из свойств окружающей среды. [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...