Установление термодинамического равновесия

Всякое изменение макроскопического состояния системы, происходит ли оно самопроизвольно или под влиянием изменяющихся внешних условий, называют тепловым процессом. По существу, все, что может происходить с макроскопической системой, есть тепловой процесс установление термодинамического равновесия, нагревание или охлаждение, изменение объема и т.д. [c.97]

Совокупность всех взаимодействующих друг с другом тел, участвующих в данном процессе, всегда можно считать единой изолированной системой те тела, которые в процессе не участвуют, не оказывают на него никакого влияния. Отсюда следует, что любой тепловой процесс должен быть непременно связан с установлением термодинамического равновесия. Потому что с макроскопической точки зрения ничего другого в изолированной системе происходить не может (флуктуации не в счет). Поэтому в принципе все тепловые процессы должны быть необратимыми. Они должны идти только в одном направлении —в сторону установления равновесия и должны сопровождаться возрастанием энтропии системы. [c.97]

Необходимо заметить, что упругая поляризация устанавливается со скоростью, во много раз большей скорости установления термодинамического равновесия в системе. [c.284]

Большинство систем не удовлетворяет указанным выше требованиям, вследствие чего системы с отрицательными абсолютными температурами встречаются редко. Система ядерных спинов у некоторых кристаллов удовлетворяет этим условиям . Термодинамическое равновесие в такой системе устанавливается посредством ядерного спин-спинового взаимодействия. Этот спин-спиновой процесс установления термодинамического равновесия характеризуется временем релаксации Т2, которое имеет порядок 10 с. Взаимодействие спиновой системы с решеткой характеризуется временем релаксации Xj, которое составляет многие минуты, т. е. значительно больше I2. В термодинамике спиновых систем взаимодействие с решеткой соответствует утечке теплоты сквозь стенки системы. Значительное различие времен Ti и Т2 приводит к тому, что система спинов по достижении внутреннего термодинамического равновесия еще относительно большое время остается в практической изоляции от решетки. В течение этого времени можно говорить о термодинамически равновесной спиновой системе. [c.140]

Разумеется, система должна быть теплоизолирована от всяких других систем, не удовлетворяющих основному условию, т. е. время установления термодинамического равновесия в системе должно быть малым по сравнению с временем, за которое заметная энергия теряется или приобретается от других систем. [c.116]

Неравновесные флуктуации наблюдаются либо в системах, далеких от равновесия, когда время наблюдения меньше времени установления термодинамического равновесия, либо при наличии внешних воздействий (например, разности температур, электрических напряжений или давлений на границах системы), поддерживающих вынужденные отклонения от равновесного состояния . Неравновесные флуктуации рассматриваются в кинетической теории неравновесных систем. [c.292]

В общем случа параметры потока за фронтом скачка будут значительно отличаться от равновесных, и полное выравнивание параметров паровой и конденсированной фаз по скоростям, температурам и фазовым переходам будет устанавливаться иа некотором расстоянии от фронта скачка. В этой связи всю зону, в которой происходят релаксационные процессы до установления термодинамического равновесия, можно условно разбить на два участка [c.128]

В этом и состоит эволюционный критерий направленности необратимых изменений в изолированных системах, которые всегда проходят с увеличением энтропии до ее максимальных значений при окончании процесса и установления термодинамического равновесия. Увеличение энтропии означает падение степени упорядоченности и организованности в системе, ее хаотизацию. [c.58]

На участке объемного кипения смеси (см. рис. 2.31) после установления термодинамического равновесия плотности и энтальпии фаз равны равновесным значениям, т е. [c.194]

Термодинамическое равновесие — состояние термодинамической системы, в которое она самопроизвольно приходит через достаточно большой промежуток времени (время релаксации) в условиях изоляции от внешней среды и которое характеризуется неизменностью термодинамических параметров системы и отсутствием в ней потоков энергии и вещества. Процесс установления термодинамического равновесия (полного или частичного) в физической системе, состоящей из большого числа частиц, называется релаксацией. [c.24]

Так как число молекул ортоводорода и параводорода в ходе установления термодинамического равновесия меняется, мы должны слагаемое Г 1п включить во вращательный, а не в поступательный химический потенциал. Согласно формуле Цг = — Т п 2гШ) имеем для /го [c.228]

В основу классификации и анализа свойств полимерных композиционных материалов авторами книги положен структурный принцип — характеристика их фазовой структуры и размеров фаз. К сожалению, при этом не учтены условия формирования такой структуры установление термодинамического равновесия между компонентами при их совмещении в жидком состоянии (полимерные смеси и сплавы, блок- и привитые сополимеры и т. п.) или искусственное сочетание компонентов, взаимодействие между которыми осуществляется только по границе контакта или в поверх- [c.10]

С другой стороны, размеры макрочастицы нельзя полагать слишком большими для того, чтобы можно было пренебрегать ими и с большим основанием пользоваться для них такими основными понятиями кинематики точки, как скорость и ускорение, и полагать, что время релаксации — промежуток времени, в течение которого осуществляется процесс установления термодинамического равновесия в пределах объема частицы, — было меньше интервала времени, за который частица переместится из одного места пространства с данным равновесным состоянием в другое место пространства с другим термодина- [c.76]

Чтобы объяснить магнитное поведение некоторого твердого магнетика, примем в качестве его теоретической модели ансамбль систем описанного выше типа, т. е. магнитных частиц. Пусть в единице объема содержится N таких систем. Предполагается, что отдельные системы такого ансамбля не взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой, исключая небольшие взаимодействия, достаточные для установления термодинамического равновесия. [c.56]

Различают растворимость в насыщенном и перегретом паре. Переход нелетучих соединений из воды в насыщенный пар в результате его растворяющей способности происходит при установлении термодинамического равновесия в соответствии с законом о распределении растворенных веществ между двумя не-смешивающимися растворителями. Вода и пар представляют собой два растворителя, имеющие одну и ту же химическую природу, но различные плотности и диэлектрические свойства, определяющие их способность растворять неорганические соединения. По мере роста температуры кипения отношение плотности воды и пара непрерывно уменьшается вб [c.166]

Первые варианты инфляционной теории были основаны на механизме космологических фазовых переходов первого рода из переохлажденного вакуумного состояния. Позднее были найдены способы получения инфляционного режима, не предполагающие фазовых переходов на начальной стадии инфляции, но затем оказалось, что сходные фазовые переходы могут иметь место на промежуточных стадиях инфляции и даже после нее, не требуя, вообще говоря, установления термодинамического равновесия. [c.390]

При установлении термодинамического равновесия степень ионизации зависит только от давления и температуры. [c.424]

Операторы ангармонического возмущения обусловливают тепловое расширение кристаллов и установление термодинамического равновесия среди фононов., Они ответственны а появление конечной теплопроводности твердых тел. Как впервые показал Р. Пайерлс [6], конечная теплопроводность непроводящих кристаллов обусловлена процессами переброса. [c.52]

Теплоемкость газа магнонов. Взаимодействие магнонов между собой.и с фононами колебаний решетки приводит к изменению их числа и к установлению термодинамического равновесия. Как было показано выше, при малых плотностях магнонов их можно рассматривать как бозе-частицы с законом дисперсии [c.111]

Во многих реальных процессах макроскопические параметры, характеризующие состояние газа, скажем, плотность р, и удельная внутренняя энергия Е или температура Т меняются достаточно медленно по сравнению со скоростями релаксационных процессов, приводящих к установлению термодинамического равновесия. В таких условиях частица газа в каждый момент времени пребывает в состоянии, очень близком к термодинамически равновесному, соответствующему мгновенным значениям макроскопических параметров. Исключение составляют лишь очень быстрые процессы, такие, например, как прохождение газа через фронт ударной волны. В этой главе будут рассматриваться только термодинамически равновесные состояния газа. [c.152]

В предыдущей главе говорилось о различных физико-химических процессах, которые протекают в газах при температурах порядка тысячи или нескольких тысяч градусов и выше, таких, как возбуждение молекулярных колебаний, диссоциация молекул, химические реакции, ионизация, испускание света. При этом мы рассматривали влияние этих процессов на термодинамические свойства газов, совершенно не интересуясь их кинетикой, скоростями реакций, временами установления термодинамического равновесия. [c.201]

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ГАЗЫ 1. Установление термодинамического равновесия [c.298]

Возбуждение каждой из степеней свободы ) и установление термодинамического равновесия требуют некоторого времени, масштабом которого служит так называемое время релаксации. Времена релаксации для возбуждения различных степеней свободы часто очень сильно различаются, поэтому возможны такие условия, когда термодинамическое равновесие устанавливается не во всех, а только в части степеней свободы. Скорее всего равновесие устанавливается в поступательных степенях свободы частиц. Если в начальный момент существовало какое-то произвольное распределение атомов или молекул по скоростям, то уже после немногих упругих соударений частиц с близкими массами распределение по скоростям в этих частицах становится максвелловским. Установление максвелловского распределения происходит в результате обмена импульсом и кинетической знергией частиц, причем при столкновениях частиц с не сильно различающимися массами они обмениваются импульсом и энергией, которые в среднем такого же порядка, что и сами импульсы и энергии соударяющихся частиц. Поэтому время релаксации для установления максвелловского распределения в частицах данного сорта или в частицах разных сортов, но с близкими массами, имеет порядок среднего времени между газокинетическими столкновениями [c.298]

УСТАНОВЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ 299 [c.299]

В некоторых случаях времена релаксации для установления термодинамического равновесия в определенной степени свободы бывают настолько большими, что неравновесное состояние системы оказывается весьма устойчивым, стационарным. Обычно такое положение возникает в смеси газов, способной к химическому превращению, которое фактически не происходит из-за большой энергии активации, необходимой для протекания реакции. Типичным примером может служить гремучая смесь 2Н2 + О2, которая в состоянии строгого термодинамического равновесия при низких температурах должна была полностью превратиться в воду. [c.299]

Обычно в гидродинамических процессах изменения макроскопических параметров в областях непрерывного течения происходят весьма медленно по сравнению со скоростями релаксационных процессов, приводящих к установлению термодинамического равновесия. Каждая частица газа в каждый момент времени находится в состоянии термодинамического равновесия, соответствующего медленно изменяющимся макро- [c.359]

Вязкий скачок уплотнения вместе с релаксационным слоем, где происходит установление термодинамического равновесия в веществе, заменим математическим разрывом. В зоне лучистого теплообмена пренебрегаем релаксационными явлениями, вязкостью и теплопроводностью вещества, а также электронной теплопроводностью ). Ударную волну считаем сильной (начальные давление и знергия вещества малы по сравнению с конечными). Не будем рассматривать волны чрезвычайно большой амплитуды в этом случае можно пренебречь знергией и давлением (но не потоком ) излучения. [c.411]

Пространственно неоднородными называют такие состояния, в которых значения одного или нескольких интенсивных макроскопических величин не одинаковы в разных частях системы. Мы не будем касаться состояний с неодинаковым давлением. Потому что в этом слз чае между различными частями системы действуют обычные механические силы, и на необратимый процесс установления термодинамического равновесия накладьгааются более или менее обычные механические движения, вовсе для него не обязательные. При однородном же давлении могут быть неодинаковыми, например, температура, состав частиц (для систем, состоящих из частиц нескольких сортов) или скорость их макроскопического движения. [c.187]

В методе двухэкспозиционной голографической интерферометрии для регистрации деформации подложек во время первой экспозиции на фотопластинке фиксируется исходное состояние их поверхности с той стороны, где нет пленки. После удаления пленки, например с помощью химического травления, производится временная выдержка для установления термодинамического равновесия и осуществляется вторая экспозиция той же поверхности подложки. В результате, при восстановлении интерферограммы наблюдается интерференционная картина, которая характеризует прогиб образца W (х) в зависимости от координаты X N-v темной полосы [c.116]

Перейдем теперь от изолированной парамагнитной частицы к макроскопическому телу, содержащему большое число таких частиц. Здесь очень важным является не только то, что имеется много магнитных моментов, но и то, что они взаи1Модействуют между собой и с окружением. Эти взаимодействия приводят к установлению термодинамического равновесия, если оно в силу каких-либо причин окажется нарушенным. Внутренние взаимодействия в парамагнетике влияют также на вид энергетического спектра, [c.351]

Большинство систем не удовлетЬоряет указанным выше требованиям, вследствие чего системы с отрицательными абсолютными температурами встречаются редко. Система ядерных спинов у некоторых кристаллов удовлетворяет этим условиям. Термодинамическое равновесие в такой системе устанавливается посредством ядерного спин-спинового взаимодействия. Этот спин-спиновой процесс установления термодинамического равновесия характеризуется временем релаксации тг, которое имеет порядок 10- с. Взаимо- [c.116]

На практике с релаксационными эфсректами встречаются во многих случаях. В газах, например, приходится учитывать, что время установления термодинамического равновесия, или что то же самое — время релаксации, существенно зависит от того, какой вид энергии движения молекул участвует в процессе. Для поступательного движения атомов время релаксации определяется отношением длины свободного пробега молекулы газа к средней скорости молекул и оказывается меньше времени релаксации для вращательного движения молекул. В свою очередь, это время меньше времени релаксации для колебательного движения атомов в молекулах, которое меньше времени релаксации для химических реакций между молекулами и т. д. [c.117]

РЕКОМБИНАЦИЯ электрона и дырки — исчезновение пары электрон проводи мости—дырка в результате перехода электрона из зоны проводимости в валентную зону полупроводника РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ—процесс образования и роста структурно более совершенных кристаллических зерен поликристалла за счет менее совершенных зерен той же фазы РЕЛАКСАЦИЯ <есть процесс установления термодинамического равновесия в макроскопической физической системе напряжений — происходящее с течением времени самопроизвольное уменьшение механических напряжений в деформированных телах, не сопровождающееся изменением деформации) РЕНТГЕНОГРАФИЯ—совокупность методов исследования фазового состава и строения вещества, основанных на изучении рассеяния рентгеновского излучения РЕФЛЕКТОМЕТРИЯ — совокупность методов изучения поверхности твердых тел по отражению ими светового излучения [c.272]

Расчет времени установления термодинамического равновесия между каплей, радиус которой Аг не превышает длины свободного пробега молекул, и окружающей ее средой производился рядом авторов на основании молекулярно-кинетической теории и теории размерностей. К- Осватич [Л. 226] для расчета времени, за которое разность температур между каплей и окружающим ее паром уменьшится в 2 раза, предложил формулу [c.195]

Сделаем в заключение этого параграфа следуюшее замечание. Вывод распределений Бозе - Эйнштейна и Ферми - Дирака методом яши-ков и ячеек предполагает, что в ходе процесса установления термодинамического равновесия частицы могут менять энергию, переходя из яшика в яшик. В противном случае любое начальное неравновесное распределение частиц в //-пространстве оставалось бы неизменным и не релаксировало бы к равновесному состоянию, а процедура максимизации In W не имела бы смысла. Очевидно, возможность переходов частиц из яшика в яшик возникает благодаря взаимодействию частиц с окружаюшей средой (друг с другом частицы не взаимодействуют). Эта окружаюшая среда обязана быть термостатом (Т = onst) с непроницаемыми (N = onst) стенками. Это следует из того, что при выводе статистических распределений мы считаем фиксированными полное число частиц N я полную энергию U, которая при фиксированном N зависит для идеального газа только от температуры. Таким образом, распределения Бозе - Эйнштейна и Ферми - Дирака, а также распределение Максвелла - Больцмана, которое мы получим в следуюшем параграфе, представляют собой наиболее вероятные распределения частиц идеального газа в //-пространстве при условии, что этот газ помешен в термостат. [c.184]

Вследствие этого, вообще, говорить об отрицательной спиновой температуре можно только в некотором условном смысле в случае, когда время установления полного термодинамического равновесия — время перераспределения энергии между всеми степенями свободы — существенно больще, чем время спин-спиновой релаксации или время установления термодинамического равновесия для ориентации спиновых моментов. [c.348]

По мере приближения к этой точке в результате аномального роста восприимчивости системы к внешним воздействиям появляются неоднородности, которые искажают экспериментальные данные и могут приводить к неоднозначным выводам и их интерпретации. Вблизи критической точки большую роль играет воздействие гравитационного поля, в результате чего плотность жидкости изменяется по высоте сосуда, и потому его высота должна быть существенно меньше диаметра. Дополнительные искажения вносятся и другими неоднородностями, вызванными градиентами температур, большими временами установления термодинамического равновесия, например выравни- [c.7]

Действительно, если изолированная система находится в состоянии с максимумом энтропии, то никакие отклонения системы от этого состояния сами по себе возникнуть не могут, так как при этом энтропия системы должна была бы принимать значения, меньщие максимального, т. е. убывать, что в силу неравенства Д5.> 0. выражающего второе начало термодинамики, невозможно. После установления термодинамического равновесия и при отсутствии внешнего воздействия в изолированной системе могут иметь место лишь такие процессы, которые не сопровождаются изменением энтропии. Другими словами, в изолированной системе, находящейся в термодинамическом равновесии, могут происходить только 0 б-ратимые процессы. [c.102]

Рис. 4.7. Пример переходов при совмещении сценариев лазерной генерации и лазерного охлаждения в твердотельной лазере, легированном редкоземельными ионами с добавлением ионов Ь +. Здесь — скорости безызлучательных переходов возбуждённого и основного состояний, А и В — скорости спонтанных и индуцированных переходов лазерных ионов, (г = , 1,2,3) — населённости состояний лазерных ионов, щ j — 1, 2, 3 ) — населённости состояний ионов Ь , П — скорость когерентной накачки, а,а и Ь — скорости спонтанных и индуцированных переходов ионов ЬЗ+, Гс,р а,(3 = 1, 2 ) -скорости перераспределения населённостей в результате установления термодинамического равновесия между соответствующими состояниями ионов Энергетический переход 1 g предполагается бесфононным

Хотя твердая окись бора при температуре калориметрической жидкости (373,15° К) в равновесных условиях имеет кристаллическую структуру, конечное состояние исследуемого вещества является стеклообразным, так как скорость охлаждения ампулы в калориметре не отвечает условиям установления термодинамического равновесия. Поэтому при необходимости пересчитать эти данные на кристаллическое состояние вещества при 298,15° К надо ввести помимо традиционных поправок положительную поправку по [13], равную 4360 кал1молъ. Результаты представлены ниже [c.32]

Абсолютная температура вещества измерялась термометром сопротивления, изготовленным из платины марки Экстра . Изменение температуры вещества в калориметре определялось с помощью трех хромель-ко-пелевых термопар, соответствующим образом расположенных по высоте термометрического кармана. Термопары обеспечивали контроль температурного равновесия по всей высоте термометрического кармана — (вещества в калориметрическом сосуде). Равенство и неизменность показаний всех трех термопар (с учетом их разницы при градуировке) позволяют утверждать установление термодинамического равновесия по всему объему калориметра. [c.104]

Экспериментальные данные подтверждают тот факт, что вращения возбуж даются легко. За исключением Нз и Da, вращательная энергия молекул достигает своего равновесного классического значения кТ (у двухатомных молекул) после десятка газокинетических соударений. Времена вращательной релаксации на опыте измерялись главным образом путем изучения дисперсии и поглощения ультразвука (об этом методе см. 3, 4 гл. VIII). Они находятся в качественном согласии с измерениями Хорнига и Грина [1—3] толщины фронта слабых ударных волн по отражению света (об этом методе см. 5 гл. IV). Некоторые данные о временах вращательной релаксации и числе столкновений, необходимых для установления термодинамического равновесия во вращательных степенях свободы молекул, приведены в табл. 6.1. Более подробные данные с многочисленными ссылками на оригинальные работы можно найти в обзорах [c.301]

Другое дело установление термодинамического равновесия между электронным и ионными газами, т. е. выравнивание электронной и ионной температур. В ряде физических процессов возникает различие в температурах ионного и электронного газов, которое при стремлении системы к термодинамическому равновесию должно с течением времени исчезать. Так, например, в ударной волне, распространяющейся по плазме, в скачке уплотнения нагреваются только ионы, электроны же остаются холодными и постепенная передача энергии от ионов электронам и выравнивание их температур происходят за скачком уплотнения в течение сравнитель- [c.356]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...