Значение равновесных (обратимых) процессов

Значение равновесных (обратимых) процессов [c.52]

В термодинамике широко используется графический метод изображения состояний и процессов. Так, например, в случае однородных систем (газ или жидкость) состояния системы изображают точками, а процессы — линиями на плоскости Р . Легко понять, что такое графическое изображение возможно только для равновесных состояний и равновесных (обратимых) процессов, так как определенные значения параметров (например, давления) система имеет только в равновесных состояниях. В дальнейшем, вплоть до главы IX, мы будем везде, где это не оговаривается особо, рассматривать равновесные процессы. [c.14]

Энтропия, однако,— это не просто любая величина, которая сохраняет свое постоянное значение в обратимом процессе (процессе, который, в частности, удовлетворяет соотношению (25)) энтропия и абсолютная температура Т определяются таким образом, что любое отклонение от условия (25) при переходе от одного равновесного состояния к другому близкому к нему состоянию определяется уравнением [c.23]

Т—8-диаграмма. Если по оси абсцисс откладывать значения удельной энтропии 5 однородного тела, а по оси ординат — значения его абсолютной температуры Т, то равновесное состояние тела изобразится точкой с координатами Т, 5, равными значениям температуры и удельной энтропии тела в данном состоянии. Обратимый процесс изменения состояния тела от начального состояния 1 (рис. 2.26) до некоторого состояния 2 изобразится на Т—5-диаграмме непрерывной кривой, проходящей через точки / и 2. [c.78]

Равновесные, т. обратимые, процессы изменения состояния характеризуются определенными значениями термодинамических параметров в каждой точке процесса, поэтому возможно их графическое изображение. [c.28]

ОСИ Ординат — значения его абсолютной температуры Т, то равновесное состояние тела изобразится точкой с координатами Г, S, равными значениям температуры и удельной энтропии тела в данном состоянии. Обратимый процесс изменения состояния тела от начального состояния I (рис. 2.21) до состояния 2 соответствует на Т— -диаграмме непрерывной кривой, проходящей через точки / и 2. Количество теплоты q, которую получает 1 кг рассматриваемого тела при обратимом изменении состояния от точки [c.148]

По принятому в классической термодинамике определению обратимого процесса для обращения данного процесса (для возвращения рабочего тела в первоначальное состояние), помимо равновесности состояний тела и его сопряжений с внешней средой, необходимо обеспечить обратимость всех внешних воздействий, т. е. необходимо, чтобы все эффекты взаимодействия тела с внешней средой, имевшиеся в прямом процессе, остались в обратном процессе неизменными по абсолютному значению, а изменились бы только их знаки. Остановимся на последнем условии. Нетрудно [c.57]

Например, можно сказать, что работа, которая совершается системой при ее расширении, будет иметь максимальное значение при равновесном процессе. Работа при необратимом процессе будет меньше работы при обратимом процессе. [c.52]

Обсуждение, проведенное в предыдущем разделе, подготовило почву для вывода теорем классической термодинамики равновесных процессов. При выводе этих теорем мы будем опираться на возможности абстрактного мышления, дополненные экспериментальными сведениями об окружающем нас физическом мире. Получаемые теоремы имеют неоценимое значение для инженера, позволяя установить критерии совершенства производящих и потребляющих работу приборов и машин, служащих основой современного технократического общества. Как уже отмечалось, только обратимые процессы позволяют совершать работу максимально эффективно— все реальные процессы в какой-то, пусть даже малой, мере являются необратимыми. Следовательно, аналитическое выражение рабочих критериев для любого реального прибора можно получить исключительно за счет возможностей нашего интеллекта эта цель недостижима на пути экспериментального определения характеристик реальных приборов, поскольку последние всегда содержат те или иные несовершенства. Таким образом, предстоящее аналитическое исследование может послужить выдающимся примером силы абстрактного мышления. [c.46]

Далее мы рассмотрели, как можно было бы мысленно осуществить полностью обратимую химическую реакцию с помощью некоторого гипотетического устройства, известного под названием равновесного лирика Вант-Гоффа. Это устройство вместе с идеальными турбинами и компрессорами позволило рассмотреть полностью обратимый процесс в режиме стационарного потока с участием химической реакции, причем все реагенты и продукты соответственно поступают и отводятся раздельно друг от друга, но при одних и тех же значениях температуры и давления. Такой процесс был использован для альтернативного доказательства соотношения между ЛСг и Кр. Это доказательство позволило обратить внимание на то, что Кр относится к равновесной смеси всех компонентов, участвующих в реакции, а величина AGr — к суммарной реакции, в которой реагенты и продукты существуют раздельно. Изучение этого идеализированного полностью обратимого процесса естественно привело к обобщению выполненного в гл. 13 анализа термодинамической доступности энергии. [c.438]

Условие потери устойчивости (3.67), эквивалентное условию равновесия, имеет глубокий физический смысл. Из термодинамики обратимых процессов известно, что в равновесном состоянии энтропия системы максимальна. Такому состоянию должно соответствовать полное отсутствие порядка в пространственном и временном поведении системы. Следовательно, при переходе системы в неустойчивое состояние следует ожидать появление хаоса , в котором осуществляется (в условиях диссипации энергии и вещества) зарождение элементов новой структуры. При достижении критического значения плотности [c.90]

Значение к. п. д. цикла зависит от условий, в которых осуществляется цикл, в частности от значения температур, при которых происходит подвод и отвод теплоты, а также от характера (типа) термодинамических процессов, из которых составлен конкретный цикл. При прочих равных условиях наибольшее значение к. п. д. будут иметь такие циклы, в которых все процессы являются равновесными (обратимыми). По отношению к процессам подвода и отвода теплоты это означает, что температура рабочего тела системы в процессах теплообмена должна практически равняться температуре тех тел в окружающей среде, с которыми осуществляется теплообмен (см. 3.4). [c.102]

В процессе наблюдений над кислотой в ампулах, поддерживавшихся при 131,6° С, было замечено, что температура затвердевания имеет тенденцию к возрастанию, если температуру кислоты поддерживать близкой к температуре затвердевания более долгое время, чем это требуется для измерений. Если вся кислота в ампуле медленно затвердевала, а затем быстро расплавлялась, то температура затвердевания повышалась. Если повторить этот процесс несколько раз, то температура затвердевания вновь примет значение, которое соответствует кислоте, не содержащей ангидрида (см. табл. 2). Возможно, что при этом для кислоты в ампуле снова осуществляются первоначальные условия равновесия. Это происходит по двум причинам. Значение равновесной концентрации ангидрида и воды при 150° С гораздо больше, чем при 131,6° С. Отсюда следует, что равновесная концентрация вблизи температуры затвердевания (122,4°С) должна быть ниже, чем при 131,6°С. Сам этот факт, возможно, недостаточен для объяснения полной обратимости процесса разложения бензойной кислоты, но наблюдения, сделанные при температуре затвердевания, показали, что при этой температуре равновесная концентрация как воды, так и ангидрида оказывается [c.361]

Допустим, что имеется неравновесная замкнутая система, состоящая из источника работы и среды. Независимо от того, являются ли протекающие процессы обратимыми или необратимыми, внутренняя энергия источника работы изменяется от начального значения U до значения равновесного со средой состояния Uq. [c.158]

Следует отметить, что обратимых процессов в природе не бывает. Понятие об обратимости процесса представляет собой пример научной абстракции, облегчающей решение многих задач технической термодинамики. Каждое из состояний рабочего тела в процессе равновесного изменения состояния может быть изображено в виде точки с координатами р, V и В общем случае могут изменяться все три параметра. Ввиду практического неудобства изображать графически процессы в трехосной системе координат ограничиваются системой координат на плоскости, что дает возможность показать изменение двух каких-либо параметров. Значение третьего параметра может быть определено из уравнения состояния. [c.15]

Весьма важное значение имеет показатель pH, характеризующий концентрацию в воде водородных ионов. В воде происходит непрерывный обратимый процесс диссоциации молекул воды на ионы водорода Н+ и гидроксильные ионы 0Н . Одновременно диссоциирует весьма небольшое число молекул (около десятимиллионной части всех молекул). Однако в результате диссоциации в воде находится определенное равновесное число ионов водорода Н+ и гидроксильных ионов 0Н . В чистой воде концентрация водородных ионов всегда равна концентрации [c.217]

Это определение основано на предположении, что любое равновесное состояние А может быть достигнуто из исходного состояния О с помощью обратимого процесса. Другими словами, поверхность, определяемая уравнением состояния, состоит из одного листа. Если эта поверхность состоит из двух листов, не связанных друг с другом, то наше определение позволяет найти энтропию для состояний на каждом листе с точностью до произвольной аддитивной постоянной. Абсолютное значение этой постоянной, которое оказывается существенным прн переходе с одного листа на другой, определяется третьим законом термодинамики, согласно которому при абсолютном нуле температуры энтропия 5 = 0 для всех листов. [c.26]

Соотношение (1.27) получено из рассмотрения обратимого процесса. Это означает, что под О подразумевается количество теплоты, полученной системой от внешнего источника теплоты, причем температуры источника теплоты и системы равны (в противном случае процесс передачи тепла был бы неравновесным, а следовательно, и необратимым) кроме того, каждый из членов А](1а , входящих в выражение для dQ, содержит равновесное значение силы Aj (в частности, собственное давление системы р). [c.28]

При равновесном течении энтропия сохраняется вдоль всей струйки тока, а в каждом сечении сопла устанавливаются свои соотношения, своя степень диссоциации, т. е. имеет место термодинамически равновесный состав газа, соответствующий местным значениям давления и температуры. Это означает, что все химические реакции рекомбинации протекают с бесконечно большими скоростями, и состав газа меняется по длине сопла. Из принципа максимальной работы в случае обратимых процессов следует, что равновесное течение газа в соплах является предельным течением, когда удается получить мак- [c.347]

Строение двойного электрического слоя не имеет значения для величины обратимого электродного потенциала, которая определяется изменением изобарно-изотермического потенциала соответствующей электрохимической реакции. В то же время строение двойного электрического слоя играет, важную роль в кинетике электродных процессов, в том числе и в кинетике обмена ионами в равновесных условиях, характеризуя интенсивность этого обмена (величину тока обмена ц). [c.157]

Рассмотрим изменение энтропии при различных необратимых процессах. Пусть тело из начального состояния /в результате необратимого процесса переходит в состояние 2. Предположим, что состояния 1 и 2 равновесные (или характеризуются определенными значениями энтропии). Выясним, как изменится энтропия тела в результате рассматриваемого необратимого процесса. Предположим, что тело из конечного состояния 2 возвращено к исходному состоянию J путем обратимого перехода [c.78]

Уравнение (3-175) дает значение полезной работы, произведенной изолированной системой при переходе из неравновесного состояния в равновесное, так как из всей произведенной работы вычитается часть ее Рй ( 2 — V]), которая затрачена на сжатие среды и, следовательно, не может быть использована по нашему усмотрению. Однако уравнение (3-175) не дает еще величины максимальной полезной работы, так как не обусловливает обязательной обратимости всех протекающих в системе процессов. [c.101]

Вследствие этого удельная работа б/ =-р dv, затрачиваемая окружающей средой, по абсолютному значению больше работы б/ = р dv равновесного (обратимого) процесса, т. е. Ы > Ы. В обратном процессе, когда происходит расширение с конечной скоростью движения поршня, происходит обратное явление (рис. 8.4, б) уменьшается относительная скорость молекул и плотность прилегающих к поршню слоев газа. В результате давление газа р" иа поршень становится меньше, чем давление р в равновесном процессе, и работа Ы — p dv, совершаемая газом, меньше работы б/ газа в рав1ювес-ном процессе расширения, т. е. б/"<б/. [c.106]

Работа, совершаемая системой, имеет максимальное значение при условии полной обра гимости всех процессов. При этом суммарное изменение энтропии всех тел, учапвующих в равновесных, обратимых процессах, должно равняться нулю, Т. = 0. В СВЯЗИ <3 этим уравнение (735) мож 0 переписать в виде [c.369]

Уравнехше (1,3) справедливо для равновесного обратимого процесса. Поэтому оно отражает только равновесную часть адгезионного взаимодействия и не может служить характеристикой адгезионной прочности. Равновесная работа адгезии по уравнению (1,3) определяется в расчете на единицу площади контакта тел. Для получения равновесной работы адгезии по отношению к пленке нз-обходимо значение работы адгезии умножить на площадь контакта адгезива с субстратом т. е. = W S. Если поверхностные натяжения твердых тел равны о,,,г = = От,-, а ат,т, С то работа, идущая на преодоление адгезионного взаилюдействия, в соответствии с формулой (1,3) равна удвоенному новерхноотному натяжению твердых тел [c.20]

Только обратимые процессы могут быть изображены графически на диаграммах состояния, так как на этих диаграммах каждая точка представляет равновесное состояние тела. Графическое же изображение необратимых процессов при помощи диаграмм или совершенно невозможно, или их можно изображать лишь приближенно, заменяя, например, все параметры их осреднепными по объему значениями. [c.61]

О Это утверждение можно аргументировать и не входя в детали преобразования внутренней энергии в работу. Почему при Ш = АО неравновесная система нагреватель+холодильннк не может произвести работу Потому что ее внутренняя энергия в процессе установления равновесия остается неизменной все тепло от нагревателя переходит к холодильнику. Ясно поэтому, что работа будет тем больше, чем меньше будет энергия системы тело+среда в конце процесса установления за счет этого уменьшения энергии и совершается работа. Но конечное состояние этой теплоизолированной системы является равновесным и характеризуется определенным значением объема. Поэтому ее анергия будет тем меньше, чем меньше будет ее энтропия в силу определения (4.1) и ввиду положительности температуры производная (ди/дS)v > о, и это означает, что при неизменном объеме энергия растет с увеличением энтропии и уменьшается при ее уменьшении. Но энтропия теплоизолированной системы не может убывать. В лучШем случае, при обратимости процесса, она будет оставаться неизменной. Это и есть условие получения максимальной работы при этом конечная энергия системы будет минимально возможной. [c.113]

Причина появления dQ " качественно ясна из общих соображений для достижения заданного. значения внешних переменных при проведении процесса в неравновесных условиях требуется затратить больше энергии, чем в равновесных, поскольку процесс протекает с конечной скоростью и неизбежны потери на трении в рабочих телах. Иначе говоря, при одинаковом начальном и конечном состояниях системы работа квази-статического процесса должна быть всегда больше, чем нестатического. Чтобы подтвердить этот вывод, рассмотрим закрытую систему, -которая совершает цикл, переходя из некоторого состояния I в другое состояние II необратимым путем, а обратно из II в I — обратимым. При необ )атимом процессе из уравнения первого закона (5.14) [c.72]

Найдем выражение для максимальной работы, совершаемой телом при переходе из начального состояния I в конечное сотояние 2 в условиях, когда один из термодинамических параметров сохраняет неизменное значение. Начальное и конечное состояния, естественно, предполагаются равновесными, а максимальная работа, как мы уже знаем из 3-5, производится при обратимом процессе. При этом производимая телом максимальная полезная внешняя работа по абсолютной величине равняется минимальной работе, которую должен затратить внешний источник работы для того, чтобы вернуть тело в тех же самых условиях из конечного состояния 2 в исходное состояние 1. [c.108]

Определим теперь максимальную работу при изотермическом процессе, т. е. при 7= onst. Задача, как уже отмечалось выше, состоит в том, чтобы найти максимальную работу, которая может быть совершена в результате перехода тела из начального состояния в конечное, каждое из которых, вследствие того что рассматривается обратимый процесс, является равновесным и характеризуется одним и тем же значением температуры, причем для осуществления перехода тела из начального в конечное состояние может быть использован источник тепла той же температуры, что и температура тела в начальном состоянии. [c.109]

По мере перехода ионов в раствор растет отрицательный потенциал металла, обусловленный скачком потенциала на границе раздела фаз. Однако накопление ионов металла тормозит дальнейшее растворение. При каком-то определенном значении потенциала наступает подвижное равновесие в единицу времени из твердой фазы в жидкую переходит столько же зарядов, сколько из жидкой фазы в твердую (т. е. Ре Ре+2-пНгО). Одновременно устанавливается и баланс вещества. Это соответствует равновесному обратимому потенциалу,. который характеризует стремление к протеканию электродной реакции. Значение равновесного электродного потенциала связано со свободной энергией этого процесса и, следовательно, представляет собой термодинамическую величину. Ее рассчитывают по формуле Нернста [c.120]

Тепловая д аграмма Т—Так как каждому состоянию тела или системы тел соответствует определенное значение температуры Т и энтропии 5, то каждое равновесное состояние его можно изобразить графически в координатах Г, 5 точкой, а обратимый процесс изменения состояния — линией (рис. 82). [c.120]

Требование бесконечно медленного протекания процесса для его обратимости возникает и из других соображений. Уравнение состояния ру = НТ характеризует, очевидно, некоторое равновесное состояние рабочего тела, при котором давление и температура газа по всему объему одинаковы. Очевидно также, что к неравновесному состоянию газа, которое будет всегда реализоваться при конечных скоростях расширения газа, нельзя применить, строго говоря, уравнение состояния pv = RT, ибо давление и температура газа в каждой точке объема будут иметь различные значения. Любой процесс, происходящий с газом, есть нарушение равновесного состояния но если процесс вести бесконечно медленно (так, чтобы давления и температуры успевали выравниваться по всему объему газа при переходе от одного равновесного состояния к другому, чрезвычайно близкому к нему состоянию), то его можно представить состоящим из совокупности бесконечного числа близких равновесных состояний. Итак, необходимым условием обратимости процесса является условие равновесности. Кроме того, должно отсутствовать трение, так как часть работы газа затратится на преодоление трения, и внешняя система получит меньше работы, и, наконец, природа газа не должна меняться в процессе. Например, если в процессе 1-2 произошло горение рабочего тела, то при этом изменится его газовая постоянная с на R, так как состав продуктов сгорания иной, чем состав свежей смеси. Будем осуществлять процесс 2-1 бесконечно медленно. Придя в точку 1, получим у газа те же параметры р и Ух, что и до протекания процесса, но температура его уже не будет прежней, равной Т . Действительно, написав уравнение состояния для первоначального состояния рабочего тела [c.112]

Все макроскопические процессы являются в большей или меньшей степени необратимыми, однако часто реальный процесс, пожалуй, оказывается более близким к обратимому, чем можно было бы предполагать. Приведенный выше пример был детально изучен. Как оказалось, давление столь быстро достигает равновесного значения, что все процессы, идущие со скоростями вплоть до скорости звука, можно рассматривать как бесконечно медленные, если исследуется поведение давления. С другой стороны, для установления равновесной температуры требуется значительно больше времени из-за относителы о медленной передачи тепла. Известным примером является быстрое сжатие и расширение воздуха в звуковой волне. Эти процессы достаточно медленны и настолько слабо затухают под влиянием трения, что их можно с большой точностью рассматривать как обратимые. Но они являются адиабатическими (а не изотермическими), поскольку температура не может следовать за столь быстрыми изменениями давления. [c.31]

Определим теперь максимальную работу, производимую при изотермическом процессе, т. е. при Т = onst. Рассмотрим с этой целью обратимый изотермический переход системы из начального состояния 1 в состояние 2 (как начальное, так и конечное состояние вследствие того, что рассматривается обратимый процесс, являются равновесными и характеризуются одним и тем же значением температуры), для осу-ш ествления которого может быть использован источник тепла, имеюш ий ту же температуру, что и система в начальном состоянии. Согласно первому началу термодинамики L = Q — (i/2 — но вследствие обратимости процесса и постоянства температуры системы [c.56]

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]

КВАЗИСТАТЙЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС (равновесный процесс), в термодинамике — бесконечно медленный переход термодинамич. системы из одного равновесного состояния в другое, при к-ром в любой момент времени физ. состояние системы бесконечно мало отличается от равновесного (см. Равновесие термодинамическое). Равновесие в системе при К. п. устанавливается во много раз быстрее, чем происходит изменение физ. параметров системы. Всякий К. п. явл. обратимым процессом. К. п. играют в термодинамике важную роль, т. к. термодинамич. циклы, включающие одни К. п., дают макс. значения работы (см. Карно цикл). Термин К. п. предложен в 1909 нем. математиком К. Ка-ратеодори. [c.249]

Цикл Карно (обратимый) между температурами с разными знаками осуществить невозможно. Дело в том, что с помощью равновесного адиабатного намагничивания системы спинов можно повысить температуру на подюжительной шкале температур как угодно высоко, но ее нельзя заставить перейти к отрицательным значениям. Аналогичное утверждение справедливо, если начальное состояние имеет отрицательную температуру. Переход системы от положительных к отрицательным температурам можно осуществить только с помощью нестатического процесса (см. 32). [c.146]

Подынтегральное выражение 6Q/T в необратимых процессах теряет смысл бесконечно малого приращения энтропии. Чтобы это выражение представляло собой дифференциал энтропии источников теплоты, изменение состояния которых совершается предположительно обратимо, необходимо знак 8Q изменить на обратный, так как он должен определяться в этом случае с позиции источников теплоты. Поэтому ф (6Q/r) принимает значение, равное приращению энтропии источников теплоты (теплоотдатчиков и теплоириемников) и противоположное по знаку, если только рабочее тело изменяет свое состояние внутренне равновесно. [c.119]

При изучеиии движения упругой жидкости можно считать, что любой, сколь угодно малый объем движущегося рабочего тела находится в термодинамическом равновесии и характеризуется определенными значениями параметров. Параметры (в общем случае все параметры) непрерывно изменяются при переходе от одного сечения канала к смежному. При сделанном допущении и при отсутствии сил трения процесс непрерывного течения жидкости будет равновесным и, следовательно, обратимым. При течении с трением процесс будет необратимым. [c.199]

Таким образом, при изохорическом процессе полученная телом теплота ра вняется изменению внутрейней энергии тела. Qi 2 называется также тепловым эффектом данного изохорического процесса и обозначается через Qv Этот вывод справедлив как для обратимых, так и для необратимых процессов (в последнем случае необходимо, чтобы U и Uконечное состояния тела равновесны). [c.44]

Смотреть страницы где упоминается термин Значение равновесных (обратимых) процессов : [c.97] [c.171] [c.80] [c.287] [c.267]

Смотреть главы в:

Курс термодинамики -> Значение равновесных (обратимых) процессов

ПОИСК

Обратимость

Процесс равновесный

Процессы обратимые

Равновесные и обратимые процессы

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...