Фазовые термодинамика

Предсказание условий, определяющих фазовое и химическое равновесие систем, одно из наиболее важных применений принципов термодинамики. По второму закону термодинамики изолированная система, свободная от одухотворенного выбора, будет самопроизвольно стремиться принять то состояние, которое может осуществляться наибольшим числом способов. Это положение можно использовать, чтобы установить критерий равновесия, потому что то состояние изолированной системы, которое характеризуется наибольшим числом способов осуществления, и может быть названо равновесным состоянием . [c.232]

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]

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]

Термодинамика гетерогенной среды с фазовыми переходами. Производство энтропии [c.43]

Кроме температуры, давления и фазового состояния энтропия очень сильно зависит от концентрации вещества в данной системе. Концентрация в смеси веществ или в растворах в термодинамике определяется через мольные доли, определяемые отношением числа молей данного вещества к сумме молей всех веществ, участвующих в данной системе [c.265]

Отсутствие сведений о константе So создает для практической термодинамики большие неудобства, чем неизвестный уровень отсчета энергии вещества. Действительно, пусть некоторая система переходит из состояния а в состояние р. Этот переход может означать химическую реакцию, фазовое превращение или какой-либо иной процесс, при котором изменяется химический или фазовый состав системы. Изменение внутренней энергии AU в этом процессе можно выразить через энергии состояний [c.55]

Учет заряда фаз и составляющих не меняет, как видно, общей схемы расчета химических и фазовых равновесий полученные в этом разделе выводы и формулы не отличаются принципиально от результатов 16, достаточно заменить химические потенциалы на электрохимические. Специфика электрохимических равновесий проявляется в более сложных системах — электрохимических цепях. Последние широко используются в экспериментальной термодинамике для электрических измерений термодинамических свойств веществ. В рассмотренной двухфазной системе разность ф —<рР, мембранный потенциал, не может быть измерена, поскольку, как говорилось, нет возможности выделить из общей работы переноса заряженной массы из одной фазы в другую ее электрическую часть. Можно, однако, добавить к такой системе еще две фазы одинакового химического состава и измерять разность электрических потенциалов между ними, а рассчитывать при этом разность химических потенциалов в интересующих фазах. Схему такого электрохимического элемента можно представить в виде [c.151]

Сложными системами называют системы, состоящие из веществ, находящихся в разных состояниях. Компоненты, составляющие систему, могут вступать в химические реакции и переходить из одного фазового состояния в другое. Следует отметить, что независимо от природы сложных систем для них характерны общие закономерности, устанавливаемые на базе подходов макро-термодинамики и синергетики, однако подходы синергетики являются наиболее общими, охватывающими различные системы в живой и неживой природе. Эта общность связана с тем, что открытую систему (рисунок 1.1) всегда можно [c.11]

В классической термодинамике фазовым переходом называют переход вещества из одного фазового состояния в другое при изменении параметров, характеризующих термодинамическое равновесие. [c.35]

В настоящее время нет никаких оснований для проведения резкой грани между термодинамикой и статистической физикой тем не менее определенное преимущество термодинамики и особенность ее методов диктуют важность отдельного изложения термодинамики с привлечением необходимых качественных молекулярных представлений. Она позволяет с помощью своих начал легко учитывать наблюдаемые на опыте закономерности и получать из них фундаментальные следствия. Именно на этом пути в свое время было предсказано вырождение газов при низкой температуре, развита теория фазовых переходов второго рода, формируется термодинамическая теория кинетических явлений в физических системах неравновесная термодинамика или термодинамика необратимых процессов). [c.10]

Применим к фазовому переходу первого рода третье начало термодинамики. Согласно ему, [c.237]

В. К. Семенченко к построению термодинамики непрерывных фазовых переходов. [c.247]

Как показывается в статистической физике, коэффициенты устойчивости обратно пропорциональны флуктуациям различных физических величин. С приближением к критической точке флуктуации растут. За критической точкой существуют только устойчивые состояния, поэтому в этой области невозможно сосуществование фаз, имеющих границу раздела. Анализ термодинамической устойчивости закритической фазы привел В. К. Семенченко к построению термодинамики непрерывных фазовых переходов. [c.174]

В термодинамике существует подразделение параметров на термические (давление, температура, удельный объем) и калорические — энергетические параметры (удельная энергия, удельная теплоемкость, удельные скрытые теплоты фазовых переходов). [c.12]

Химический потенциал был впервые введен Гиббсом и отнесен им к единице массы. Он играет большую роль в термодинамике фазовых превращений и химической термодинамике, так как в этих разделах рассматриваются процессы, идущие с перераспределением массы системы. [c.206]

Прикладные курсы термодинамики имеют и соответствующие наименования техническая термодинамика, изучающая теорию тепловых двигателей, холодильных машин, компрессоров химическая термодинамика, изучающая равновесие и направление химических реакций, теорию растворов и т. п. физическая, или общая, термодинамика, изучающая теорию фазовых превращений, состояние вещества и т. д. [c.6]

Фазовые переходы первого рода можно наблюдать иногда и при транспортировке природного газа, когда при изменении давления и температуры газа вдоль трубопровода выпадает конденсат, что снижает производительность газопровода, увеличивает мощность на перекачку газа и т. д. Поэтому умение определять состояние газа по газопроводу представляет большой практический интерес, и решение этой задачи полностью базируется на законах и положениях термодинамики. [c.96]

В термодинамике принято различать фазовые переходы различных родов или порядков. Фазовым переходом [c.27]

Как уже отмечалось, это уравнение по существу является уравнением кривой фазового равновесия р=р Т) в неявном виде. В рамках двух законов термодинамики не представляется возможным в явном виде независимо выразить потенциалы двух фаз через параметры р и Т, поскольку выражения для потенциалов известны с точностью до произвольной функции а + ЬТ, где а и Ь — постоянные. Поэтому уравнение кривой фазового равновесия получают в дифференциальной форме. [c.31]

В рамках термодинамики этот расчет исходит из того условия, что при фазовом равновесии в чистом веществе потенциалы фаз одинаковы. Это позволяет согласовать энтропии или потенциалы в газовой фазе с соответствующими величинами в конденсированной фазе [c.236]

В первой части приведены основные законы термодинамики, термодинамические процессы, дифференциальные уравнения термодинамики, равновесие простых термодинамических систем, равновесие сложных термодинамических систем с фазовыми и химиче- [c.3]

Физическая термодинамика разрабатывает метод термодинамики и применяет его для изучения фазовых превращений термоэлектрических и магнитных явлений, излучения, поверхностных явлений и т. п. [c.6]

Процесс установления фазового и химического равновесия является реальным, необратимым процессом. Для него, даже в случае изолированной системы, энтропия не остается постоянной, а возрастает в соответствии со вторым началом термодинамики (5.4) [c.161]

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ [c.55]

Интересно отметить, что в области Т О кривая фазового равновесия кристаллической и жидкой фаз практически параллельна оси температур. Действительно, согласно третьему началу термодинамики энтропия жидкости при 7 -> О (если только жидкое состояние в этой области возможно) должна быть равна энтропии кристалла, т. е. S = s", поэтому согласно формуле Клапейрона—Клаузиуса dp/dT = О, т. е. давление на участке кривой плав- [c.236]

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]

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]

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]

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]

Уже признано, что расплавы являются кластеризированной средой и что для описания поведения такой среды при нагрузке требуется использование термодинамики открытых систем. Это связано с тем, что в рамках термодинамики Д. Гиббса нельзя описывать возникновение и устойчивость атомных кластеров ввиду их малых размеров. В этом случае необходимо использование принципов макродинамики и синергетики, описывающих поведение систем далеких от равновесия, в точках неустойчивости системы, связанных с неравновесными фазовыми переходами. [c.220]

Далее мы перейдем к рассмотрению термодинамики фазового перехода, которое позволяет установить связь мен<ду тепловыми и механическими свойствами обеих фаз, с одной стороны, и кривой зависимости магнитного ] ритического поля от температуры — с другой. Это обсуждение будет сопровождаться ссылками на экспериментальные результаты, которые нодтвер- ,1лдают теорию. [c.631]

Позднее было сделано много тщательных измерений по установлению диаграммы энтропии и диаграммы состояния жидкого гелия, которые будут подробно рассмотрены ниже. Проведенные работы не содержат каких-либо новых открытий, однако они подчеркивают значение условий фазового равновесия при низких температурах между жидким и твердым гелием. Согласно третьему закону термодинамики, энтропия жидкой фазы, так же как и твердой, при абсолютном нуле должна обращаться в нуль. Х-аномалия в теплоемкости указывает на очень быстрое убывание энтропии в интервале нескольких тысячных градуса ниже Х-точки. Независимо от того, каким путем устанавливается упорядочение в этой области (что само по себе является чрезвычайно интересным вопросом), убывание энтропии должно сказаться на форме кривой плавления. Изменение давления плавления с температурой, согласно уравнению Клаузиуса — Клапейрона, равно отношению изменения энтропии к изменению объема. При исчезновении разности энтропий между жидкой и твердой фазами это отиошепие обращается в нуль. Поэтому, как было указано Симоном [13], изменение в наклоне кривой плавления тесно связано с явлением Х-иерехода, так как при этих температурах энтропия жидкости падает до значений, близких к энтропии твердой фазы. [c.788]

Иначе говоря, определим релятивистскую температуру как лоренцев инвариант, что не связано с предположением инвариантности уравнений первого и второго начал термодинамики. Оно привлекательно еще и тем, что температуры фазовых переходов остаются внутренними свойствами веществ, как в обычной термодинамике. Поэтому температурная щкала может быть определена через зависимость, например, температуры кипения бинарных систем (при заданном давлении) от концентрации. Поскольку давление и концентрация лоренц-инвари-антны, это соглашение определяет лоренц-инвариантную температуру. [c.150]

В учебном пособии изложены основы термодинамической теории многокомпонентных гомогенных н гетерогенных систем и ее приложения к растворам неэлектролитов. Рассмотрена термодинамическая теория идеальных, бесконечно разбавленных и неидеальных растворов. Даны основы термодинамической теории фазовых равновесий, коллнгативных свойств растворов, термодинамической теории устойчивости. Описаны теория флуктуаций, влияние флуктуаций на свойства растворов и их взаимосвязь с необратимыми процессами. Рассмотрены элементы термодинамики неравновесных процессов. [c.2]

Так как фазовые переходы идут при постоянном давлении (р = idem) и постоянной температуре (t = idem), то из первого начала термодинамики и с учетом соотношений (1.120) и (1.117) имеем [c.71]

В XX в. наиболее актуальной задачей становится разработка теории течения и истечения паров и газов в связи с широким развитием паровых турбин. Исследуются термодинамические свойства паров, жидкостей, твердых тел. Появляются десятки уравнений состояния вещества, изучаются фазовые равновесия и фазовые превращения, ведется исследование электрических и магнитных процессов лучистой энергии, химических реакций, термодинамики реальных тел. Указанные области исследований термодинамики неразрывно связаны с именами Ван-дер-Ваальса, Дюгема, Г. Кирхгофа, М. Планка, Л. Больцмана, В. Гиббса, Н. С. Курнакова, М. П. Вукаловича, И. И. Новикова, Н. И. Белоконя, В. А. Кириллина и других ученых. [c.4]

Наряду с рассмотренным термодинамическим методом в настоящее время существуют квантовомеханические методы, которые позволяют вычислить стандартную зн11ропию идеального газа с высокой точностью, если известны энергетические состояния его молекул или атомов. Если стандартная энтропия вычислена независимо, то уравнения (11-57) и (11-58) можно использовать для вычисления теплоты фазового перехода по единственному значению давления насыщенного пара, не прибегая к,уравнению Клапейрона—Клаузиуса. Этот путь имеет большое значение, ибо без третьего закона термодинамики, т. е. без независимо определенной стандартной энтропии пара, вычисление теплоты фазового перехода по данным о давлении пара требует в соответствии с уравнением Клапейрона—Клаузиуса знания производной е. многих измерений давления пара. [c.237]

Наложены основные положения термодинамики ее математи-чесний аппарат, методы термодинамического анализа, описаны термодинамические свойства веществ. Значительное внимание уделено рав-новесию термодинамических систем и фазовых переходов, техническим приложениям термодннаникн. Традиционное изложение основ термодинамики равновесных состояний и процессов органически сочетается с изложением термодинамики nr"iii ftiti [c.2]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...