Необратимые процессы и общие условия равновесия

Необратимые процессы и общие условия равновесия [c.140]

НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ И ОБЩИЕ УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ 141 [c.141]

Рассмотрим необратимый процесс в системе, в которой происходит химическая реакция, и найдем для этого случая общее условие равновесия. [c.144]

В изолированной системе внутренняя энергия и и общий ее объем V имеют неизменные значения. Будучи выведенной из состояния устойчивого равновесия, система через некоторое время возвратится в это состояние, причем вследствие необратимости релаксационных процессов полезной внешней работы не производится, а энтропия системы, как это следует из выражения (3.31), но мере приближения к состоянию равновесия будет возрастать до тех пор, пока не достигнет максимума. Из этого вытекает следующее условие термодинамического равновесия изолированной системы в состоянии термодинамического равновесия, энтропия изолированной системы имеет максимальное значение, т. е. [c.109]

Примечание. Идея о локальном термодинамическом равновесии была впервые высказана Пригожиным и оказалась весьма плодотворной в развитии термодинамики необратимых процессов. Разумеется, не всякая неравновесная система локально равновесна, но можно утверждать, что в локальном равновесии находятся те макроскопически неравновесные системы, в которых скорость изменения макроскопического состояния значительно меньше скорости любого элементарного процесса, определяющего микроскопическое состояние системы. В частности, для процессов теплопроводности это общее утверждение соответствует условию (ДТ/Д ) <С Т/т, где ДТ — макроскопическое изменение температуры за время Д Т — средняя температура г — время элементарного процесса, оказывающего основное влияние на установление равновесия. Аналогичное условие можно записать и для неравновесных стационарных процессов (ДТ/Дж) <С Т/Х, где ДТ — макроскопическое изменение температуры па расстоянии Дж Л — длина свободного пробега частиц в элементарном процессе, контролирующем установление локального равновесия. [c.28]

Эта формула определяет вероятность флуктуации, а в самом общем смысле — вероятность любого отклонения от состояния равновесия, и притом не только изолированной системы, но и системы, находящейся в неизменных внешних условиях. Другими словами, формула (1.67) имеет общее значение, т. е. может служить для определения вероятности любого неравновесного состояния и, следовательно, для характеристики различных необратимых процессов. [c.43]

Эти условия обеспечивают устойчивость неравновесного стационарного состояния в линейном режиме вблизи равновесия (рис. 17.5). В стационарном состоянии производство энтропии F принимает минимальное значение. Если флуктуация увеличивает Р, то необратимые процессы возвращают Р к его минимальному стационарному значению. Результат dP/dt < О для неравновесных состояний может быть представлен в более общем виде [6]. Два условия (17.3.7) и (17.3.8) составляют условие устойчивости состояния Ляпунова . Эта тема будет обсуждаться детально в следующей главе. [c.384]

Пусть имеется изолированная от любых внешних воздействий сложная система, в которой в результате первоначальной неравновесности протекают некоторые необратимые процессы. При наличии изоляции общий объем Vи внутренняя энергия и системы в течение таких процессов остаются постоянными. Из-за необратимости процессов энтропия 5" системы будет возрастать ( 5 > О в соответствии со вторым законом термодинамики), и это будет продолжаться до тех пор, пока не сделаются равными потенциалы, пока процессы не прекратятся и система не придет в состояние равновесия. В этом устойчивом состоянии величина энтропии будет, таким образом, наибольшей =, 5 тах- Если припомнить математику, то условие максимума можно записать так [c.38]

Первый закон термодинамики представляет собой математическое выражение общего закона сохранения и превращения энергии. Он рассматривает любые взаимопревращения энергии и изучает явления в этих взаимопревращениях, в частности при осуществлении различных термодинамических процессов. Но этот закон не определяет условий возможности таких преобразований согласно этому закону равновозможны оба направления в протекании процесса, т. е. перетекание теплоты от теплого тела к холодному и от холодного тела к теплому. Между тем действительные процессы, происходящие вокруг нас, необратимы, так как они самопроизвольно идут только в одном направлении теплота идет от теплого тела к холодному, газ вытекает только из резервуара с высоким даЕ лением в окружающее пространство и т. п. Опыт показывает, что все процессы идут в направлении установления в любой системе равновесия, т. е. выравнивания в ней давлений, температур, концентраций и др. [c.63]

Процессы обратимые и необратимые. Уравнение состояния идеальных газов ри = ЯТ связывает между собой три основные величины удельное давление, удельный объем и температуру, характерные для состояния газа в предположении его однородности, состоящей в том, что эти величины, будучи в общем случае переменными по времени, в каждый момент ло всему объему, занимаемому газом, одинаковы. Такое состояние тела называется равновесным, потому что без внешнего воздействия тело из него не выходит если же давление и температура в разных местах тела неодинаковы и тело будет представлено самому себе, т. е. изолировано от всякого внешнего влияния, то по истечении некоторого времени произойдет выравнивание как температуры, так и давления. Одинаковость давления обусловливает механическое равновесие, а одинаковость температуры — термическое равновесие, так что можно сказать, что уравнение состояния газа справедливо для равновесных состояний, т. е. для газа в условиях механического и термического равновесия. [c.50]

Второй принцип термодинамики необратимых процессов принцип взаимности — утверждает, что влияние друг на друга различных процессов, протекающих в системе, взаимно и отличается симметрией в том смысле, что сопряженные (отличающиеся лнщь порядком индексов) перекрестные коэффициенты в уравнениях Онзагера равны, а именно L,2 = L2i = н вообще I.., = /-(,, . Как показал Онзагер, подобная взаимность вытекает из принципа так называемой микроскопической обратимости, заключающейся в том. что в условиях равновесия любой отдельный, а не только суммарный молекулярный процесс и процесс, обратный данному, будут протекать в среднем с одинаковой скоростью. Например, если молекулярный процесс сложен и состоит из двух простых миграции молекул и обмена энергией между ними при соударениях, то утверждается, что при общем равновесии системы будет а состоянии динамического равновесия и каждый из этих процессов в отдельности. [c.244]

Одно из наиболее глубоких следствий неравновесной термодинамики проявляется в дуалистичности необратимого процесса как разрушителя порядка вблизи равновесия и как создателя порядка вдали от равновесия. Для систем, далеких от равновесия, не выполняются общие экстремальные принципы, предсказывающие состояния, к которым переходят системы. В отсутствие принципа экстремумов, однозначно предсказывающего состояние, к которому стремится неравновесная система, заключается фундаментальное свойство неравновесных систем. В отличие от равновесных систем, которые переходят в состояние с минимальной свободной энергией, неравновесные системы могут развиваться непредсказуемо их состояние не всегда однозначно определяется макроскопическими уравнениями. Это происходит от того, что при одном и том же наборе условий неравновесная система может переходить к разным состояниям. Причиной тому могут быть флуктуации, малые неоднородности, дефекты или другие случайные факторы. К какому состоянию перейдет конкретная система, в общем случае предсказать невозможно. Новые состояния, достигаемые таким образом, являются часто упорядоченными состояниями , которые обладают пространственно-временной организацией. Вихри в потоках жидкости, неоднородности в концентрациях, представляющие собой геометрические формы с высокой степенью симметрии, или периодические изменения в концентрациях — вот примеры таких упорядоченных состояний. Фундаментальное свойство неравновесных систем проявляется в способности переходить в упорядоченное состояние в результате флуктуаций — т. е. осуществлять порядок через флуктуации [1, 2]. [c.404]

При переходе в состояние равновесия требуется в общем случае подводить или отводить теплоту. Чтобы обеспечить условие обратимости процесса с теплообменом, последний должен происходить при бесконечно малой разности температур. В рассматриваемой системе, состоящей из рабочего тела и окружающей среды, есть только один источник теплоты — окружающая среда. Поэтому подвод или отвод теплоты можно осуществлять обратимо только по изотерме при температуре окружающей среды. В противном случае температура рабочего тела будет отличаться от температуры окружающей среды, теплообмен будет совершаться при конечной разности температур и, следовательно, необратимо. Чтобы совершать изотермический процесс подвода (отвода) теплоты при темперглуре окружающей среды, необходимо предварительно довести температуру тела Т до температуры [c.130]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...