Свойства термодинамические, определение

Свойства термодинамические, определение по калориметрическим данным 4.10 [c.635]

Такой мысленный, но физически обоснованный способ перевода неравновесной системы в равновесие не путем релаксации, а мгновенным изменением условий существования системы с сохранением или известным рассчитываемым) изменением ее свойств делает определенными термодинамические свойства неравновесных состояний, т. е. позволяет в ряде случаев термодинамически описывать неравновесные системы. [c.37]

Важность применения понятия фазы к твердому состоянию заключается в том, что в качестве характеристики всех свойств твердого вещества, за исключением молекулярных кристаллов (например, йоД), выступает фаза. Применение понятия фазы к веществу в стеклообразном состоянии условно, так как не выполняется один из основных критериев термодинамического определения ее—равновесность системы (стеклообразное состояние менее стабильно). В качестве первого приближения рассмотрим вещество в твердом состоянии как абсолютно твердое тело. [c.5]

Основу термодинамического определения -идеальных растворов составляют соотношения (2.1) — (2.3), и с этой точки зрения все идеальные растворы тождественны. Однако в рамках указанного общего оиределения возможны некоторые вариации свойств идеальных растворов, что проявляется, например, при рассмотрении закономерностей фазовых равновесий жидкость—пар, жидкость— твердое тело и т. д. Анализ этих закономерностей [47] приводит к заключению, что идеальные растворы могут быть разбиты на три группы. [c.51]

Чистое вещество может находиться в различных агрегатных состояниях (твердом, жидком или газообразном). Кроме того, в твердом (кристаллическом) состоянии вещество может иметь различную кристаллическую структуру, причем различные структурные состояния, называемые аллотропическими модификациями, обладают при одинаковых давлении и температуре различными термодинамическими свойствами. При определенных условиях различные агрегатные состояния чистого вещества и различные его аллотропические модификации могут сосуществовать друг с другом в равновесии, образуя единую термодинамическую систему. Как уже отмечалось, эта система является гетерогенной, причем отдельные ее гомогенные части представляют собой фазы. Система, содержащая две и более фазы, называется многофазной. В настоящей главе будут рассмотрены термодинамические свойства многофазных систем, состоящих из одного чистого вещества. Вначале будут рассмотрены случаи равновесия между двумя фазами. [c.23]

Определенное сочетание свойств термодинамической системы называется состоянием системы. [c.6]

Проанализируем некоторые свойства термодинамически равновесного излучения в вакууме. В соответствии с (2-2) и определением вектора полного потока излучения (1-87) спектральная интенсивность равновесно, го излучения в вакууме /д должна удовлетворять уравнению [c.61]

Во втором томе книги теория переноса будет изложена совершенно независимо и строго, без ограничений определенной моделью потока. Там будет показано, что формулы, выведенные и использованные в этой книге, действительно справедливы при условии, что коэффициенты переноса или термодинамические свойства удовлетворяют определен- [c.32]

Итак, мы пришли, так сказать, к конструктивному определению энтропии. Если бы такого определения из постулатов 1-3 не получалось, можно было бы сказать, что в этих постулатах мы говорим о свойствах неизвестно чего и что подобные постулаты нельзя ни подтвердить, ни опровергнуть. Теперь же видно, что энтропия, существование которой утверждается в постулате 3, может быть эмпирически определена и, таким образом, утверждения наши могут быть проверены. Способ эмпирического определения энтропии вытекает из ее понятия, как это и должно быть для любой физической величины. Тот же факт, что он не вытекает из понятия сразу, а может быть получен только после длинной цепи заключений, принципиального значения не имеет. Сложность связи эмпирического и логического определений указывает на то, что понятие энтропии коренится в каких-то очень глубоких свойствах термодинамических систем. [c.102]

Равновесие термодинамических систем оказывается, таким образом, связанным с экстремальными свойствами термодинамических потенциалов либо энтропии при определенных типах граничных условий, налагаемых на систему. Разнообразие граничных условий на самом деле является значительно более широким, чем то, которое рассмотрено выше, поэтому указанные условия равновесия не исчерпывают всех возможных случаев. [c.60]

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]

Определение параметров воды и пара. Термодинамические параметры кипящей воды и сухого насыщенного пара берутся из таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара. В этих таблицах термодинамические величины со штрихом относятся к воде, нагретой до температуры кипения, а величины с двумя штрихами — к сухому насыщенному пару. [c.36]

В этом примере рассматривается только 10 частиц и четыре энергетических уровня. Если число частиц станет больше (например, 10 ) и число энергетических уровней возрастает во много раз, то всегда останется одно определенное распределение, которое будет значительно преобладать над остальными. Например, более 99,9% всех возможных состояний могут соответствовать одному распределению. Это конкретное распределение, которое осуществляется максимальным числом способов, определяет термодинамические свойства системы, поэтому все.ми другими распределениями можно пренебречь. [c.95]

При графическом определении парциальных мольных величин из экспериментальных данных большую точность можно получить, если пользоваться значениями отклонения свойств от поведения идеальных растворов, чем производить вычисления через абсолютные величины. Концепцию об остаточном объеме, использованную раньше для выражения отклонения действительного объема газа от объема идеального газа при тех же самых температуре и давлении, можно применить к любому экстенсивному термодинамическому свойству раствора путем определения избыточного количества-той или иной величины по соотношению [c.217]

Объем раствора — наиболее легко наблюдаемое н измеряемое экстенсивное термодинамическое свойство раствора. Следовательно, эмпирическое определение парциальных мольных величин зависит в первую очередь от наличия данных о соотношении объема и состава раствора при условии постоянства температуры и давления. [c.221]

Соотношение (1.3) справедливо для обратимого цикла Карно и не зависит от совершаемой работы Таким образом, термодинамическая температура обладает тем свойством, что отношения величин Т определяются характеристиками обратимой тепловой машины и не зависят от рабочего вещества. Для окончательного определения величины термодинамической температуры необходимо приписать некоторой произвольной точке определенное численное значение. Это будет сделано ниже. Одним из простейших рабочих веществ может служить идеальный газ, т. е. газ, для которого и произведение РУ, и внутренняя энергия при постоянной температуре не зависят от давления. Следующим шагом будет доказательство того, что температура, удовлетворяющая соотношению (1.3), на самом деле пропорциональна температуре, определяемой законами идеального газа. [c.17]

Если два вещества имеют одинаковые два параметра из трех приведенных, то и третий параметр у этих веществ будет иметь одинаковое значение, и вещества будут находиться в соответственных состояниях. Указанное явление носит название закона соответственных состояний. Этот закон служит для определения свойств вещества, если известны свойства другого вещества, находящегося с ним в соответственном состояния. Такое определение свойств вещества называется методом термодинамического подобия. [c.46]

Можно выделить группы термодинамических свойств и выражающих их величин по признаку наиболее естественной связи с отдельными явлениями. Для тепловых явлений характерны температура, энтропия, теплоемкость при определенных условиях для механических — давление, плотность, сжимаемость, состояние деформаций и напряжений в теле для химических — количества веществ, их концентрации, химические или электрохимические потенциалы для поверхностных явлений — площадь поверхности, коэффициент поверхностного натяжения, адсорбция. [c.11]

Все термодинамические свойства разделяются на интенсивные и экстенсивные. Первые, к их числу принадлежат давление, концентрация, температура и многие другие свойства, имеют вполне определенное значение в каждой точке системы. Для [c.11]

Если в системе наблюдаются большие градиенты или скорости изменения свойств, то характеризовать ее величинами, не зависящими от времени и от пространственных координат, невозможно, как нельзя, например, сказать что-либо определенное о давлении газа, расширяющегося в вакууме, или о температуре тела в целом, если разные части его нагреты по-разному. В рамках термодинамики нельзя указать, какие именно градиенты-и скорости изменения свойств при этом допустимы. Уместно тем не менее дать следующую практическую рекомендацию термодинамические свойства существуют, если их удается с требуемой точностью измерить. Мы будем еще неоднократно обращаться к такому экспериментальному критерию справедливости термодинамического описания и постараемся пояснить его физическое содержание. [c.13]

Особое место занимают переменные, выражающие состав системы. В гомогенных системах речь может идти об их химическом составе, а в гетерогенных — о химическом и фазовом составах. При этом подразумевается количественный, а не качественный состав последний, хотя и является важнейшей характеристикой системы, по определению не принадлежит к числу ее термодинамических свойств. [c.15]

Состояние равновесия системы, как следует из постулата о равновесии, можно изменить только с помощью внешнего воздействия на нее, т. е. изменяя свойства внешней среды или характеристики граничной поверхности, поскольку от последних зависит, как влияет и влияет ли вообще на систему ее окружение. При этом в силу взаимосвязи всех свойств системы изменение одного свойства внешней среды может в общем случае воздействовать на любую из термодинамических характеристик равновесной системы. Но всегда существует свойство системы, которое должно измениться при определенном контакте с внешней средой. Действительно, для большой системы, включающей в себя рассматриваемую систему и внешнюю среду, справедливы законы сохранения экстенсивных свойств. Изменение такого свойства во внешней среде должно поэтому сопровождаться соответствующими изменениями в системе. Так, увеличение объема внешней среды равняется уменьшению объема системы, поскольку обе эти величины зависят от расположения одной и той же граничной поверхности, изменения количеств компонентов в системе с точностью до знака равняется их изменению в окружении и т. д. [c.21]

Однако, в отличие от теплового контакта при механическом или диффузионном контакте системы и внешней среды для выравнивания соответствующих интенсивных свойств на граничной поверхности системы необходимо, чтобы изменялись ее внешние свойства (объем, массы компонентов и др.). Зависимость же состояния от внешних свойств, т. е. от индивидуальности выбранной системы и внешних воздействий на нее, следует уже из определения этих свойств и является очевидной ез дополнительных постулатов. Поэтому в термодинамике постулируется существование только термического равновесия и температуры, другие же термодинамические силы (давление, химические потенциалы компонентов и другие интенсивные переменные, выравнивание которых на граничной поверхности системы является необходимым условием соответствующего контактного равновесия) получаются как следствия применения к равновесным системам второго закона термодинамики (см. гл. 5). [c.23]

Аналогичный подход удается применить и к гомогенным системам, т. е. представить их экстенсивные свойства в виде суммы вкладов от каждого из имеющихся в системе составляющих. Однако в отличие от фаз составляющие не являются пространственно отделенными друг от друга частями системы, и для аддитивного представления свойства фазы необходимы дополнительные определения. Рассмотрим в связи с этим некоторые общие свойства экстенсивных термодинамических функций. [c.30]

Функции процессов могут зависеть от тех же термодинамических переменных, что и функции состояния, т. е. свойства системы, но в отличие от последних они в общем случае зависят и от способа (пути) изменения переменных при переходе системы из одного состояния в другое. Поскольку и функции процессов, и функции состояния входят совместно в уравнения термодинамики, часто возникает необходимость различать их по каким-либо формальным математическим признакам. Один из таких признаков можно указать, рассматривая процесс, в конце которого термодинамические переменные приобретают свои начальные значения, т. е. система в результате ряда изменений возвращается в свое исходное состояние (круговой процесс или цикл). В соответствии с данными выше определениями для любых функций состояния У криволинейный интеграл по замкнутому контуру в пространстве термодинамических переменных [c.40]

Об энергии ранее говорилось неоднократно, но это свойство не определялось в надежде на то, что оно уже привычно читателю, встречавшему его во всех других разделах физики. Но хотя понятие энергии относится к числу самых общих, оно является в то же время одним из наиболее трудных для строгого определения. Наглядное представление об энергии можно получить, рассматривая различные микроструктурные составляющие ее на основе теории строения вещества. Термодинамику интересуют внутренние состояния тел, поэтому кинетическая и потенциальная энергия системы в целом, если она не влияет на термодинамические свойства, во внимание не принимается. [c.41]

Приведенное пояснение не отвечает, однако, на вопрос что же называют энергией Последовательное определение любого физического свойства должно прямо или косвенно указывать на способ, которым оно может быть измерено. Энергия может быть измерена только с помощью своих внешних проявлений — теплоты н работы. Поэтому определением энергии, достаточным для термодинамики, является ее первый закон, связывающий эти понятия между собой. Существует аддитивная функция состояния термодинамической системы — внутренняя энергия. Мерой изменения внутренней энергии являются количество поступающей в систему теплоты и совершаемая ею работа [c.42]

Рассмотрим, далее, виртуальные изменения (вариации) состояния нашей системы, под которыми понимают произвольные, но возможные, т. е. допустимые условиями задачи, изменения состояния. В данном случае, поскольку имеется тепловой контакт между частями системы, возможны вариации их внутренних энергий, но невозможны вариации энергии всей (изолированной) системы. Что же касается, например, объемов, то по условиям задачи их вариации невозможны ни у частей, ни у системы в целом. Поскольку система равновесная, невозможны никакие самопроизвольные изменения ее состояния. Следовательно, в отличие от действительно происходящих в системе изменений рассматриваемые виртуальные изменения могут не соответствовать термодинамическим законам и постулатам, которым должны подчиняться все действительно протекающие процессы. Иначе говоря, направление виртуальных изменений может совпадать с направлением любых действительных изменений в неравновесной системе, но обратное утверждение неверное. В рамках термодинамики вариации состояний или термодинамических переменных — это некоторый мысленный эксперимент над интересующей системой, в ходе которого определенные свойства ее считают спонтанно изменившимися по сравнению с их равновесными значениями и, далее, следят, как система реагирует (в соответствии с законами термодинамики) на такие внешние возмущения. Если же учесть микроскопическую картину явления, то становится ясным, что подобные изменения свойств действительно происходят в природе и без каких-либо внешних воздействий на систему с помощью флюктуаций макроскопических величин природа сама непрерывно осуществляет упомянутый эксперимент. Бесконечно малые первого порядка — виртуальные и действительные изменения термодинамических величин — мы будем обозначать символами б и d соответственно. [c.51]

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]

Согласно классическому определению, термодинамическое равновесие - это равенство потоков энергии между системой и окружающей средой. Оно всегда реализуется через поверхность раздела. Учитывая это, можно утверждать, что поверхностный слой непосредственно участвует в диссипации энергии системой и является диссипативной структурой. Как диссипативная структура поверхность, следовательно, обладает следующими свойствами временем жизни определенного структурного состояния, которое зависит от внешних условий, областью локализации и фрактальной размерностью. [c.124]

Абсолютная температурная шкала или шкала Кельвина или термодинамическая температурная шкала признана Международным комитетом мер и весов в качестве основной. Определение термодинамической температурной шкалы базируется на втором законе термодинамики и использует цикл Карно. Одним из важнейших свойств термодинамической шкалы является независимость ее от термометрического вещества. Для определения градуса шкалы используется одна реперная точка — тройная точка воды, а нижней границей температурного промежутка является точка абсолютного нуля. Тройной точке воды присваивается температура 273,15 К точно, и таким образом градус Кельвина равен V273.16 части термодинамической температуры тройне точки воды. Термодинамическая температура может быть выражена и в градусах Цельсия с помощью формулы [c.47]

В третьем издании своего учебника (1952) проф. Жуковский,, останавливаясь на значении дифференциальных уравнений термодинамики, пишет На основании первого начала и второго начала, отнесенного к квазистатическим изменениям состояния, можно составить много дифференциальных уравнений, посредством которых взаимно связываются разнообразные физические свойства термодинамических тел. Большое практическое значение этих уравнений состоит в том, что они позволяют сократить количество непосредственно получаемых из опыта данных о физических свойствах тел, открывая возможность определения других свойств чисто расчетным путем. С другой стороны, если мы уже располагаем независимым образом полученными. данными о различных физических величинах, то дифференциальные уравнения термодинамики позволяют проверить их согласуемость и обнаруживать возможные ошибки измерений или обработки исходного материала . [c.418]

На макроскопическом уровне наиболее заметным свойством термодинамической системы является ее некон-сервативное поведение. Поэтому по крайней мере от одного из перечисленных выше свойств микросистемы следует отказаться. Очевидное решение, ведущее к статистической механике, состоит в том, чтобы отказаться от последнего предположения. Предположим, таким образом, что молекулы движутся и поэтому обладают определенной кинетической энергией. В то же время сохраним предположение о том, что микросистема является механической и консервативной. Это приводит к таким следствиям. [c.14]

Суммируя все сказанное выше, можно дать общее определение эксергии. Эксергил —это свойство термодинамической системы или потока энергии, определяемое (характеризуемое) количеством работы (механической энергии), которое может быть получено внешним приемником энергии при обратимом их взаимодействии с окружающей средой до установления полного равновесия. [c.65]

Это уравнение по существу содержит все основные данные, которые можно получить из термодинамического анализа замкнутой системы с объемом, в качестве единственного внешнего параметра оно является отправной точкой для вывода конкретных рабочих уравнений. В сочетании с определением других термодинамических функций, таких как энтальпия, теплоемкость и свободная энергия, а также с помощью правила частного дифференцирования, это уравнение дает выражение для полного дифференциала любой термодинамической величины в функции р, у, Т. Если известны свойства, адэкватные р, и, Т, то дифференциальное уравнение можно проинтегрировать, чтобы получить изменение термодинамической функции при переходе системы из одного состояния в другое. [c.150]

Причиной и движущей силой термодинамического процесса является разность температур, давлений, химических потенциалов компонентов и других термодинамических сил (см, 2) в разных точках внутри системы или на ее границах с внешней средой. Согласно определению квазистатического процесса допустимы лишь бесконечно малые изменения указанных интенсивных свойств на конечных расстояниях. Но рассмотренный выше критерий окончания релаксационного процесса (4.4) может служкть и критерием практической равновесности реального процесса. Из него следует, что скорость процесса, который ни по каким признакам неотличим от равновесного, может быть значительной, если в системе происходит быстрая релаксация по всем переменным. Например, при взрывах равновесие иногда достигается за стотысячные доли секунды, и модель квази-. статического процесса оказывается правдоподобной даже при значительной скорости изменения свойств системы. [c.39]

Подробные расчеты возможны, онечно, только если неравновесная система имеет термодинамические состояния, т. е, набор соответствующих измеримых термодинамических характеристик. Как уже отмечалось, это условие выполняется далеко не всегда (см. 4). В рассмотренном примере оно выполнено благодаря тому, что неравновескость систем1>1 заключалась в отсутствии равновесия между фазой (L) и другими фазами системы. В то же время сама по себе изолированная от других частей системы переохлажденная жидкость могла существовать сколь угодно долго, т. е. она считалась внутренне равновесной (см. с. 21). Этим объясняется возможность определения термодинамических свойств фазы (L) при любых значениях переменных Т, Р. Подобные внутренне равновесные состояния частей неравновесной системы называют метастабильными состояниями (подробнее см. 14). [c.75]

Существование уравнений состояния позволяет считать, что в гомогенных системах частные производные входящих в фундаментальные уравнения термодинамических сил по координатам ((3Zi7 <7/)q отличны от нуля и наряду с другими термодинамическими свойствами являются однозначными функциями состояния фазы. Более определенно этот вывод следует из анализа устойчивости термодинамического равновесия ( 12). Поэтому матрица коэффициентов системы уравнений (9.49) [c.85]

Таким образом, общие критерии равновесия термодинамических систем математически формулируются в виде задачи на условный экстремум той или иной характеристической функции. Экстремум ищется при этом в обобщенном пространстве дополнительных внутренних переменных (см. с. 37), а дополнительными условиями является постоянство естественных независимых переменных характеристической функции. Выбор характеристической функции и критерия равновесия связан только с набором термодинамических величин, равновесные значения которых известны и которые могут, следовательно, использоваться в качестве параметров при расчете равновесия, т. е. при нахождении других, неизвестных свойств. С этой точки зрения вариационная запись критерия равновесия также имеет определенные преимущества перед дифференциальной записью, так как не создает ощибочных представлений, что для применения того или иного общего условия типа (11.1) необходимо [c.110]

В гетерогенных системах при фиксированных некоторых координатах возможны нейтральные равновесия за счет перераспределения веществ между гомогенными частями без изменения их интенсивных свойств. Такие процессы называют фазовыми реакциями. При использовании ограничений на термодинамические свойства гетерогенной системы они должны исключаться из рассмотрения. Запрет на определенные процессы не является, однако, чем-то особенным, исключительным с точки зрения методов термодинамики, поскольку понятие термодинамического равновесия имеет смысл лишь тогда, когда конкретно указаны все возможные, допустимые в системе процессы (см. 4). Поэтому можно условиться не рассматривать фазовые реакции, считая их запрещенными, что позволяет, как уже говорилось, выяснить аналогию между устойчивостью равнове-си71 в гомогенных и в гетерогенных системах. С другой стороны, если допустить возможность протекания в гетерогенной системе фазовых реакций, то удается обнаружить существенные особенности поведения гетерогенных систем (подробнее см. [6]). [c.128]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...