Процесс адиабатический устойчивый

В качестве теоретического уровня может быть выбрано, вообще говоря, любое значение кинетической энергии (или разности энтальпий, эквивалентной этой энергии). Наиболее правильным следует считать изоэнтропийную разность энтальпий влажного пара при условии предельно равновесного процесса изменения его состояния Яод. Действительно, при адиабатическом изменении состояния двухфазной среды Яод является максимальной из возможных (сопоставление проводится при неизменных значениях начальных параметров ро и Уо и конечного давления). Кроме того, состояние среды в любой точке процесса является устойчивым лишь при равновесном процессе. Во всех остальных процессах конечное состояние переходит в равновесное через определенный промежуток времени, определяемый скоростью релаксации движения, тепло-и массообмена и пр. [c.124]

Из примера е следует важный вывод (предварительно высказанный в разд. 4.2), согласно которому, хотя прямой процесс (адиабатическое перемешивание путем вращения лопастного колеса) возможен (рис. 8.2,а), что подтверждается непосредственным опытом, обращение этого процесса (рис. 8.2,6) невозможно, что было также установлено при доказательстве следствия 3. Этот вывод особенно интересен в связи с тем, что изображенный на рис. 8.2, а процесс необратим (в термодинамике понятие о необратимости имеет специальное содержание). Природа этой необратимости связана не с передачей работы от лопастного колеса к жидкости, а с последующим установлением в жидкости устойчивого состояния при затухании вихрей, которое, таким образом, является односторонним процессом (разд. 2.14). Более детальное изучение [c.111]

В работе [51] обсуждается возможность гетерогенного характера деформации хрупких материалов в ударных волнах с образованием полос адиабатического сдвига [52, 53]. В основе явления адиабатического сдвига лежит то обстоятельство, что тепловыделение при неупругой деформации снижает сопротивление деформированию. Если изменение напряжения течения из-за разогрева превышает вклад деформационного упрочнения, то процесс теряет устойчивость, деформация становится гетерогенной и локализуется в узких зонах, где материал продолжает разогреваться до плавления. Общее сопротивление деформированию при этом резко падает. Подобный характер деформации наблюдался в кварце, где в результате ударно-вол-нового воздействия образовываются прослойки расплавленного материала с последующим их стеклованием [51]. [c.107]

Первая часть вышеописанного обратимого процесса показывает,, что имеется обратимая адиабатическая вариация, при которой работа передается от системы, т. е. для такого случая может быть применен критерий механического равновесия, выраженный в следующей форме система находится в состоянии устойчивого равновесия, если для всех, возможных вариаций [c.220]

Рассматривая случай 1 и вспоминая наше определение работы через изменение высоты груза, данное в разд. 3.2, предположим, что следствие 1 не выполняется, т. е., например, показанная на рис. 4.1 система X переходит из устойчивого состояния X] в устойчивое состояние Хг в результате двух различных адиабатических процессов с потреблением разных количеств работы. Так, предполагается, что в процессе А12 (рис. 4.1, а) потребляемая работа обусловлена опусканием одного стандартного груза из положения z в положение 22 (например, за счет вращения мешалки, помещенной в систему X). В результате опускания груза в системе X возникнет устойчивое состояние Х2. При этом второй стандартный груз (показан на рисунке) остается неподвижным. В соответствии с нашим предположением пусть имеется другой адиабатический процесс 812 (рис. 4.1,6), в котором переход системы X из устойчивого состояния Xi в устойчивое состояние Хд происходит за счет опускания обоих грузов с высоты Zi до высоты 22. [c.59]

ИЗ устойчивого состояния Xi в устойчивое состояние Хг потребляемая работа должна быть одной и той же. Таким образом, следствие 1 доказано для адиабатических процессов с потреблением работы. [c.61]

Изложенные выше соображения могут показаться довольно абстрактными. Чтобы придать им более реальный характер, значение следствия 1 можно проиллюстрировать на следующем конкретном примере. Рассмотрим газообразное вещество, заключенное между подвижным поршнем и стенками цилиндра. Как показало на диаграмме давление — объем (рис. 4.2, а), переход газа из устойчивого состояния 1 в устойчивое состояние 2 можно осуществить двумя альтернативными адиабатическими процессами 1—А—2 и 1—В—2. В процессе 1—А—2 при фиксированном положении поршня за счет передачи работы газу путем вращения воздушной мешалки происходит повышение давления от р до рл при постоянном объеме V. После этого силу сопротивления, приложенную к поршню, необходимо уменьшить, чтобы позволить поршню перемещаться и тем самым осуществить расширение газа. В результате над поршнем будет совершена работа, причем давление газа понизится до р2, а объем увеличится до Уз- В процессе 1—В—2 эти две операции осуществляются в обратной последовательности — вначале при постепенном расширении газа давление уменьшается от р до рв, а затем за счет передачи работы газу с помощью воздушной мешалки увеличивается от рв до pz при постоянном объеме V2. Эти процессы показаны на рисунке штриховыми линиями, так как точную последовательность состояний при переходе из 1 в 2 в обоих случаях установить невозможно. Тем не менее четко видно, что эти пути различаются между собой. [c.61]

Рис. 4.2. Альтернативные адиабатические процессы перехода между устойчивыми состояниями 1 и 2 (1—А — 2 и 1 — В—2).

В предыдущей главе в качестве следствия закона устойчивого равновесия мы показали, что во всех адиабатических процессах перехода между двумя данными устойчивыми состояниями системы совершается одно и то же количество работы. Таким образом, численное значение этой работы не зависит от природы адиабатического процесса и определяется лишь начальным и конечным устойчивыми состояниями системы. С учетом замечания в разд. 1.14, согласно которому (по определению термодинамической характеристики) изменение ее величины в любом процессе перехода системы между заданными состояниями зависит только от этих состояний, независимость работы от процесса указывает на существование некоторой термодинамической характеристики, изменение которой при переходе между данными состояниями связано с указанным количеством работы. Поэтому мы введем новую характеристику системы, численно равную величине этой адиабатической работы. Эту характеристику мы назовем энергией системы и обозначим ее через Е. Строгое ее определение имеет следующий вид [c.64]

Необходимость в таком дополнении к определению вызвана тем обстоятельством, упоминавшимся в разд. 4,3, что любой реальный адиабатический процесс может происходить лишь при переходе системы из состояния с меньшей энтропией в состояние с большей энтропией. Так, чтобы повысить температуру системы, можно совершить над ней работу путем врашения мешалки в жидкости, заключенной в жестком изолированном сосуде. Однако получить работу путем обращения процесса перемешивания, в результате которого жидкость перешла бы из некоторого устойчивого состояния в состояние с пониженной температурой, невозможно. [c.64]

МНОГИХ устойчивых состояний УСь УС2, УСз и т. д. (см. схему на рис. 5.1), которые могут реализоваться в результате взаимодействия с окружающими телами, в системе всегда устанавливается состояние y i после внезапной изоляции от окружающей среды системы, находящейся в данном неравновесном состоянии Аоь Кроме того, энергия является некоторой термодинамической характеристикой, а, по определению характеристики, с состоянием y i связано единственное значение энергии, которое мы обозначим El. Следовательно, неравновесное состояние Aoi и все промежуточные неравновесные состояния (показанные точками на рис. 5.1), проходимые системой после изоляции в процессе перехода к УС1, обладают одной общей чертой — в отсутствие взаимодействия с окружающими телами из всех этих состояний система в конечном итоге переходит в состояние УС1 с энергией Ei. Вспомним, что в адиабатических процессах энергия системы изменяется в результате ее взаимодействия с окружающими телами, а также отметим, что в рассмотренном здесь случае такие взаимодействия отсутствуют. Это дает нам возможность определить энергию системы в неравновесном состоянии, никоим образом не привлекая представлений о сохранении энергии [c.68]

Из примеров б , д и е предыдущего раздела можно заметить, что если адиабатический процесс начинается с устойчивого состояния системы, то положительную работу можно получить лишь при устранении внутренней или внешней связи. При этом система не является связанной в смысле определения, данного в разд. 8.2. Кроме того, из примера ж видно, что если начинающийся с устойчивого состояния процесс является неадиабатическим, то в соответствующей связанной системе оказывается возможным получение положительной работы. [c.111]

В случае теплоизолированной системы тепловые потоки через границу отсутствуют, так что второй член в выражении (12.20), соответствующий потоку тепла, равен нулю. Далее, если в такой изолированной системе Z совершается внутренне необратимый процесс, то Д5с положительно, а следовательно, ASz также положительно. Таким образом, если из начального устойчивого состояния в результате необратимого адиабатического процесса система переходит в конечное устойчивое состояние, то ее энтропия возрастет. Это утверждение рассматривалось в качестве так называемого принципа возрастания энтропии. Следует, однако, отметить, что справедливость этого утверждения была установлена нами путем логического развития изучаемого предмета, так что у нас нет нужды называть его принципом (или законом ). [c.179]

Поскольку все естественные процессы в какой-то мере необратимы, изложенные соображения показывают, что во всех реальных адиабатических процессах энтропия системы всегда должна возрастать и никогда не может убывать. Таким образом, если оказывается возможным осуществить адиабатический процесс, переводящий систему из устойчивого состояния 1 в устойчивое состояние 2, то энтропия системы в состоянии 2 выше, чем в состоянии 1. Более того, очевидно, что невозможно найти какой-либо адиабатический процесс, который возвратил бы систему из состояния 2 в состояние 1. Это обстоятельство упоминалось в разд. 4.2. [c.180]

Не так уж редко можно встретить следующую формулировку описанной выще закономерности если система переходит из начального неравновесного состояния в конечное устойчивое состояние в результате необратимого адиабатического процесса, то энтропия системы стремится к максимуму. Применительно к энтропии, определенной равенством (12.6) в классической термодинамике равновесных процессов, такая формулировка имеет сомнительную ценность, так как у нас нет непрерывной функции, которая позволила бы вычислять энтропию в промежуточных неравновесных состояниях. В классической термодинамике равновесных процессов энтропия является равновесной характеристикой, изменение которой можно рассматривать лишь для различных устойчивых состояний. Поэтому претендовать на ее вычисление в каком-либо неравновесном состоянии было бы просто ошибкой. [c.180]

Доказать следствие 1 закона устойчивого равновесия для адиабатического процесса, в котором система совершает работу. (Важность следствия 1 иллюстрируется задачей Д.2 приложения Д к гл. 12.) [c.197]

Раздел 3 — Неравновесные состояния условия равновесия и их применение (возрастание энтропии при необратимом адиабатическом переходе из одного равновесного состояния в другое определение энтропии неравновесных состояний определение свободной энергии для равновесного состояния изменение энтропии при необратимых процессах изменение свободной энергии при необратимых процессах условия равновесия системы замечания, связанные с уточнением физического смысла законов термодинамики фаза условие устойчивости системы, состоящей из одной фазы фазовые превращения фазовые превращения первого рода уравнение Клапейрона — Клаузиуса равновесие трех фаз поверхность термодинамического потенциала критическая точка поверхностная энергия и поверхностное натяжение роль поверхностного натяжения при образовании [c.364]

Энтропия и равновесие системы. Выражение второго начала термодинамики для адиабатического процесса в виде (5,29) показывает, что энтропия является хорошей характеристикой приближения адиабатической системы к состоянию равновесия. Действительно, так как приближение системы к состоянию равновесия сопровождается ростом ее энтропии, то чем больше значение последней, тем ближе система находится к состоянию устойчивого равновесия. Если изменение энтропии системы равно нулю, то система находится в состоянии равновесия. [c.126]

Если атмосферное давление в точке, для которой вы хотите определить потенциальную температуру, выше 1 ООО мб, как, например, в точке Ъ, в которой давление равно 1050 мб, то процесс также протекает адиабатически, но не вниз, а вверх, по адиабатической кривой. Вы увидите, что от 2/ до В температура уменьшается и воздушная масса будет иметь в точке В меньшую фактическую температуру, чем в точке Ъ, хотя потенциальная температура не изменилась. Потенциальная температура воздушной массы не изменяется, пока перемещения этой массы вызывают сухоадиабатические изменения. Во время сухоадиабатического процесса изменяются температура, давление, относительная и абсолютная влажность, но потенциальная температура не изменяется. Поэтому вы поймете, что потенциальная температура имеет важное значение, так как по ней можно, во-первых, характеризовать воздушную массу, а затем определить такие важные факторы, как устойчивость и неустойчивость. [c.32]

Базовая система уравнений (1) — (10) описывает динамику всех возможных переходов из одного устойчивого состояния модуля в другое в зависимости от вида выполняемой логической функции и изменений внутренних состояний пневмореле, характеризующихся движением мембранного блока, квазистационар-ными процессами адиабатического течения газа в дросселях и изотермическими изменениями параметров состояния газа в камерах. Практически в связи с тем, что многие переходы не вызывают изменения внутренних и внешних состояний модуля или же являются идентичными, нет необходимости исследовать динамику всех переходов. Например, в модуле, выполняющем функцию И [8], подача единичного входного сигнала в сопло не вызывает изменения даже внутреннего состояния пневмореле, а подача единичного входного сигнала в глухую камеру приводит к перемещению мембранного блока из одного крайнего положения в другое, но не изменяет внешнего состояния модуля. Примеры идентичных переходов будут приведены ниже. [c.81]

В качестве примера такой процедуры покажем необратимость стационарного процесса адиабатического дросселирования, показанного на рис. 7.5, в. Это будет сделано с помощью трех операций, проиллюстрированных на рис. 9.1. На рис, 9.1, а показан процесс адиабатического дросселирования, а на рис. 9.1,6 — компенсатор. На рис. 9.1, в показано, как с помощью компенсатора н других известных физических процессов можно построить установку, которая действовала бы как ВД-2. Это ясно из сравнения рис. 9.1, в и 8.3. Далее заметим, что установка внутри контрольного объема Z на рис. 9.1,6 представляет собой циклический ВД-2, поскольку тепло от нее не отводится. Аналогично с учетом того, что связанная система X совершает нециклический процесс, установка внутри контрольного объема Y есть нециклический ВД-2, хотя внутри его и содержится циклическое устройство. Это видно из того, что установка внутри контрольного объема Y осуществила переход связанной системы (контрольная поверхность X) из некоторого начального устойчивого состояния в другое допустимое состояние в результате передачи ЦТЭУ количества тепла Q, причем единственным внешним по отношению к X эффектом оказалось совершение положительной работы, которую можно использовать для поднятия груза. [c.124]

По условиям устойчивости (13.9), (13.11), (13.21) и (2.7) коэффициент при AV ъ этой формуле положительный, поэтому при расширении всегда АТ<0. Этот эффект используется для охлаждения газов. Чтобы процесс расширения происходил адиабатически, необходимо проводить его быстро, но при этом не приходится рассчитывать на равновесность. На практике применяют необратимое расширение (дросселирование) газов. Работа такого процесса всегда меньше, чем обратимого (см. (8.11)), однако он более удобен технически. Для получения предельно низких температур используют несколько каскадов охлаждения охлажденный за счет дросселирования газ или образовавшийся конденсант служат для охлаждения газа, дросселируемого в следующем цикле процесса, и т. д. Самым низкотемпературным газом из всех известных являются пары изотопа Не . Их откачкой из пространства, содержащего жидкий Не , была достигнута температура —0,3 К- [c.162]

На протяжении практически всей эволюции звезда устойчива относительно разл. типов возмущений. Накб, важны два типа возмутцений гидродинамические и тепловые. Гидродинамич. возмущения связаны со случайными возмущениями плотности и размера звезды. Устойчивость относительно таких возмущений обеспечивается тем, что при сжатии (расширении) силы давления Р растут (падают) быстрее сил тяготения. Это приводит к тому, что при случайном сжатии или расширении возникает сила, возвращающая звезду к её равновесному состоянию. Изменение давления при быстрых процессах происходит почти адиабатически, поэтому устойчивость определяется показателем адиабаты у = ((11п/ /( 1п p)s, к-рый должен быть больше 4/3 (5—уд. энтропия см. в ст. Травитационный коллапс). Т. к, давление вещества в звезде определяется смесью идеального газа с излучением, у >4/3 и, как правило, звёзды гидродинамически устойчивы. Примером неустойчивой звезды может служить предсверхновая с железным ядром, в к-ром рост давления при сжатии недостаточен. Значит, часть энергии тратится на фоторасщепление железа с образованием нейтронов, протонов и альфа-час-ТИЦ, а Y существенно уменьшается и может приближаться к единице. [c.488]

Для полного доказательства следствия 1 необходимо рассмотреть две возможности случай — адиабатические процессы, в которых происходит потребление работы, и случай 2 — адиабатические процессы, позволяющие получить работу. Из сказанного выше ясно, что егли случай 1 относится к альтернативному адиабатическому переходу между данной парой устойчивых состояний, то случай 2 должен относиться к другой паре состояний. Для общности необходимо доказать следствие 1 в обоих случаях. Ниже мы проведем доказательство для случая 1, а случай 2 оставим читателю в качестве упражнения (задача 4.2). [c.59]

Доказательство следствия 1 будет завершено, если мы покажем, что в альтернативных адиабатических процессах перехода между данными двумя устойчивыми состояниями, позволяющих получить работу, различие в количествах получаемой работы также противоречит закону устойчивого равновесия. Это доказательство мы оставляем читателю в качестве упражнения (задача 4.2). Впервые оно было проведено Хацопулосом и Кинаном [1] аналогично тому, как это было сделано выше, хотя и с некоторым существенным отличием. Это отличие связано с тем фактом (известным на опыте, но строго доказанным в гл. 8), что получение работы за счет обращения процесса вращения мешалки в системе X оказывается невозможным. [c.61]

В связи с рассмотренным примером целесообразно сделать еле дующее замечание, хотя оно и несколько преждевременно, по скольку с термодинамической характеристикой, называемой энтро пией, мы встретимся только в гл. 12. Как будет показано в ней перевести систему из устойчивого состояния 1 в устойчивое состояние 2 с помошью адиабатического процесса можно лишь в том [c.62]

В гл. 4 в качестве следствия 1 закона устойчивого равновесия мы доказали, что во всех адиабатических процессах перехода между двумя заданными устойчивыми состояниями системы совер-шается одно и то же количество работы. Вспоминая из гл, 1, что [c.70]

Таким образом, мы видим, что в последние годы была достигнута устойчивость значений, полученных из большого числа экспериментов при комнатной температуре, несмотря на различие применяемых экспериментальных методов. Мы можем отметить, что в конечном итоге численные значения для алюминия, определенные из квазистатических опытов и из динамических опытов с распространением в образце волн, были обычно очень близкими. Многие экспериментаторы и теоретики, имея в виду, что квазистатические испытания являются изотермическими, и молчаливо предполагая, что распространение волн является адиабатическим процессом, считали, что при динамических испытаниях значения для Е должны получаться несколько более высокими. Однако, как бы разумным ни могло казаться это предположение, оно еще должно быть продемонстрировано экспериментально. [c.485]

Понятие метастабильного состояния предполагает сопоставление двух достаточно протяженных фаз, способных к равновесному сосуществованию. Линия равновесия в переменных температура — давление отделяет участки абсолютно устойчивых состояний той и другой фазы. Ме-тастабильное состояние получается при переходе через линию равновесия без фазового превращения. В этом смысле говорят о вторжении фазы на чужое поле или о ее пересыщении. Глубину вторжения характеризует соответствующая разность (отношение) температур или давлений. Перевести систему в метастабильпое состояние можно различными способами, например меняя температуру при постоянном давлении путем изотермического или адиабатического расширения. Если процесс ведется квазистатически, то путь перехода не влияет на конечное состояние. [c.9]

В природе должен существовать самопроизвольный процесс синтеза информации о самих (конкретных по физической природе и численной величине) адиабатических вариантах К для систем любого вида, в том числе и тепловых. Этот синтез информации должен предварять синтез информации на основе устойчивых состояний (1.4) - (1.7). Са ю-произвольно - ош1Ть означает в направлении роста энтропии. [c.28]

Согласно кретериям устойчивости Ляпунова эта точка. южет стать устойчивой динамически, если в ней производство энтропии имеет максимум. То есть адиабатические инварианты в определении энтропии для реализуемых в природе процессов и объектов должны удовлетворять условиям [c.29]

Вторая группа применений первых двух за нов термодинамики относится к выводу условий равновесия /i устойчивости для термодинамической системы. Поясним это 1одробнее. При адиабатическом процессе энтропия системы 5 м ет только увеличиваться, поэтому энтропия адиабатически изолтованной системы, находящейся в равновесном состоянии, должн иметь максимальное значение. Это означает, в частности, что функция S стационарна для равновесного состояния. Нетрудно показать также, что этим свойством обладают все термодинамические потенциалы , например функция О. (Следует заметить, что функция 5 имеет максимум при фиксированных значениях U и К, т. е., другими словами, вариации функции 5 в точке максимума следует рассматривать по отношению к переменным, не включающим U и V.) [c.22]

Из состояний равновесия, определяемых условиями (1) или (2), практически реализуются лишь те, к-рые явл. устойчивыми (см. Устойчивость равновесия). Равновесия жидкостей и газов рассматриваются в гидростатике и аэростатике. с. М Тарг РАВНОВЕСИЕ статистическое состояние замкнутой статистич. системы, в к-ром ср. значения всех физ. величин, характеризующих состояние, не зависят от времени. Р. с.— одно из осн. понятий статистической физики, играющее такую же роль, как равновесие термодинамическое в терлюдинамике. Р. с. не явл, равновесным в механич. смысле, т. к. в системе при этом постоянно возникают малые флуктуации физ. величин около ср. значений. Теория Р. с. даётся в статистич. физике, к-рая описывает его при помощи разл. Гиббса распределений (микроканонич., канонич. или большого канонического) в зависимости от типа контакта системы с окружающей средой, запрещающего или допускающего обмен с ней энергией или ч-цами. В теории неравновесных процессов важную роль играет понятие неполного Р. с., при к-ром параметры, характеризующие состояние системы, очень слабо зависят от времени. Широко применяется понятие локального Р. с., при к-ром темп-ра и химический потенциал в малом элементе объёма зависят от времени и пространств, координат её ч-ц. См. Кинетика физическая. д. н. Зубарев. РАВНОВЕСИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ, состояние термодинамич. системы, в к-рое она самопроизвольно приходит через достаточно большой промежуток времени в условиях изоляции от окружающей среды. При Р. т. в системе прекращаются все необратимые процессы, связанные с диссипацией энергии теплопровод ность, диффузия, хим. реакции и др. В состоянии Р. т. параметры системы не меняются со временем (строго говоря, те из параметров, к-рые не фиксируют заданные условия существования системы, могут испытывать флуктуации — малые колебания около своих ср. значений). Изоляция системы не исключает определённого типа контактов со средой (напр., теплового контакта с термостатом, обмена с ним в-вом). Изоляция осуществляется обычно при помощи неподвижных стенок, непроницаемых для в-ва (возможны также случаи подвижных стенок и полупроницаемых перегородок). Если стенки не проводят теплоты (как, напр., в сосуде Дьюара), то изоляция наз. адиабатической. При теплопроводящих (диатермических) стенках между системой и внеш [c.601]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...