Понятие о равновесных и обратимых термодинамических процессах

Понятие о равновесных и обратимых термодинамических процессах [c.39]

Как известно, в работах, посвященных термодинамике произвольных необратимых процессов, в качестве основных параметров широко используются термодинамические параметры, для которых определения существуют только в случае равновесных состояний. При этом, однако, предполагается, что термодинамическим параметрам неравновесных процессов может быть придан определенный смысл методами статистической физики. Это позволяет их применять также и в феноменологических рассмотрениях. В связи с этим отметим, что по свидетельству Планка, даже Кирх-гофф хотел ограничить понятие энтропии обратимыми процессами. Твердая уверенность в общности этого понятия, которую Планк выразил уже в своей Диссертации, привела его в 1900 г. к закону излучения и К теории квантов [20]. [c.45]

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]

Ввиду отсутствия более строгого определения температуры до сих пор мы довольствовались произвольной температурой 0, которую можно зарегистрировать, например, с помощью ртутного термометра. Таким способом мы по меньшей мере можем установить, постоянна ли температура. В разд. 1.15.3, 6.5 и 8.9 отмечалось, что строгая количественная мера температуры системы будет определена как некоторая ее характеристика, называемая термодинамической температурой и обозначаемая буквой Г. Прежде чем мы сможем приступить к этой задаче, мы должны изучить поведение обратимых (а следовательно, гипотетических) циклических устройств, обменивающихся теплом с двумя тепловыми резервуарами. Для этого удобно вначале изучить поведение таких устройств, которые обмениваются теплом с одним тепловым резервуаром. Для краткости мы будем при этом говорить о процессах с одним резервуаром. Их изучение не только подготовит почву для введения понятия о термодинамической температуре, но и послужит отправной точкой для обсуждения чрезвычайно важной проблемы термодинамической доступности энергии, касающейся области термодинамики равновесных процессов. Подробно эта проблема будет изучена в последующих главах, в которых внешняя среда будет рассматриваться как аналог одного теплового резервуара, участвующего в работе нашего устройства, производящего или потребляющего работу. [c.129]

В течение научной карьеры мною опубликованы многочисленные работы по термодинамике как равновесного, так и неравновесного состояний (большинство из которых издано в русском переводе). И, естественно, возникла необходимость написания обобщающего труда, где был бы сведен воедино весь пройденный мною путь познания в этой области, от термодинамических начал до современного состояния термодинамики, когда в рассмотрение включаются три состояния систем равновесное, линейная область вблизи равновесия и состояние, далекое от равновесия. При этом особо хочу подчеркнуть, что если в традиционной термодинамике (части I и II нашей книги) речь идет об обратимых процессах, то основным действующим лицом современной термодинамики (части Ш-1У) становится необратимость, понимаемая не как следствие приближенного описания процессов, а как первичная физико-химическая реальность, играющая конструктивную роль и обусловливающая возможность самоорганизации в открытых системах — ситуации, где традиционные абстракции классической и квантовой физики (понятия траектории н волновой функции) перестают отвечать экспериментальным данным. [c.5]

Как мы уже указывали, автор в ряде случаев избегает строгого подхода к тем или иным термодинамическим понятиям. Например, по сути дела он не провел различия между понятиями равновесный и обратимый (процессы). Как известно, про--цесс является равновесным (квазистатическим), если он состоит из непрерывной совокупности равновесных состояний системы. Обратимый же процесс — это такой процесс с рассматриваемой системой, выполнив который она может вернуться в исходное состояние без изменений в ней самой и в системах, внешних по отношению к ней. В подавляющем большинстве случаев равновесные процессы являются обратимыми, однако можно привести пример, когда равновесный процесс не является обратимым. В описании политропных процессов автор отошел от общепринятого понимания понятия политропный процесс . В отличие от принятого в советской термодинамической литературе автор определяет политропный процесс как такой процесс с идеальным газом, который удовлетворяет условию pv = onst, в котором величина о лежит между единицей и величиной отношения pj . Поэтому изотермический, адиабатный и многие другие процессы не являются, по мнению автора, политропными. В указанном ограничении величины о и состоит отличие понимания политроп-ного процесса автором от принятого советскими термодинамиками. [c.24]

Несмотря на прогрессивный характер идей Больцмана, необходимо указать на ограниченность и известную метафизичность его флукту-ационной гипотезы. Несовершенство этой гипотезы заключается в том, что предполагаемая гигантская флуктуация слишком маловероятна для ее осуществления. Метафизичность этой гипотезы состоит в том, что развитие Вселенной сводится к случайным отклонениям (флуктуациям) от состояния термодинамического равновесия, в котором пребывает Вселенная. В действительности это не так. Развитие Вселенной — непрерывный сложный процесс движения но восходящей линии, сопровождающийся качественными превращениями, примером которых является образование новых звездных систем. Поэтому не может быть предполагаемого Больцманом неизменного исходного равновесного состояния Вселенной. Для Вселенной само понятие термодинамического равновесия лишено смысла. Вселенная в целом всегда неравновесна, она развивается необратимо без стремления перейти в состояние равновесия. Это относится ко всей Вселенной в целом в отдельных частях ее развитие может происходить как необратимо, так и обратимо. [c.115]

В настоящей главе читатель получил представление об одном из наиболее трудных понятий классической термодинамики равновесных процессов, а именно об энтропии как одной из термодинамических характеристик системы. Установив, что ключом к энтропии как характеристики является первая теорема об обратимой работе (разд. 10.4), с ее помощью мы показали, что если в бесконечно малом внутренне обратимом процессе в систему, находящуюся при температуре Т, поступает количество тепла (dQr) revj ТО В6" личина ( Qr/7 )rev будет одинаковой для всех внутренне обратимых переходов между заданными начальным и конечным устойчивыми состояниями. Следовательно, эта величина соответствует изменению некоторой характеристики системы, т. е. изменению энтропии dS. Затем мы обсудили вопрос о том, имеет ли смысл изменение энтропии системы, если ее состояние изменяется в результате необратимого процесса. При этом было установлено, что для идентифицируемых начального и конечного устойчивых состояний вычисление изменения энтропии в процессе необратимого перехода вполне осмысленно, и его следует проводить путем использования альтернативного обратимого процесса перехода между теми же состояниями. [c.185]

Автор понимает обратимость только в узком смысле, отождествляя понятие обратимости и квазистатичности процесса. Такая точка зрения оправдывается тем, что при выводе различных термодинамических равенств применяются только квазистатические процессы, так как в них система всегда находится в равновесном состоянии, а потому к ней в любой момент времени можно применять уравнение состояния и аналогичные ему соотношения. [c.393]

Прежде чем перейти к обсуждению второго закона термодинамики, необходимо ввести важное понятие ква статического, или обратимого, процесса. При изменении внешний условий в термодинамической системе происходит некоторый процесс. В течение этого процесса система в общем случае преходит через ряд состояний, не являющихся равновесными. Эти состояния нельзя охарактеризовать значениями нескольких термодинамических переменных, полностью определяющих равновесное состояние. (Представим себе, например, процесс свободного расширения газа в пустоту.) Определим квазистатический прои есс как процесс, при котором внешние условия меняются настолько медленно, что в течение всего процесса отклонением от равновесных состояний можно пренебречь. Такой процесс можно рассматривать как последовательность равновесных состояний и изобразить в виде кривой в пространстве термодинамических переменных. Квазиста-тические процессы обратимы в том смысле, что система может пройти через ту же последовательность состояний в обратном порядке, если при этом на каждой стадии процесса изменить направление теплообмена со средой и т. д. [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...