Термодинамическое равновесне Температура

Известные перспективы открывает применение в комбинированных энергетических установках эжекторов, в которых активной средой служит испаряющаяся жидкость. К соплам такого рода эжекторов подводится жидкость, доведенная до температуры насыщения или близкой к ней. При разгоне потока в сопловом канале и связанным с этим снижением давления, а следовательно, и термодинамически равновесной температуры может возникнуть испарение части жидкости. Наступят ли фазовые превращения в адиабатном потоке или же движущаяся конденсированная среда останется однородной, зависит от размеров содержащихся в жидкости центров формирования газообразной фазы, располагаемого перепада давлений и в большой мере, как показывает анализ результатов опытов [1, 2], от времени ее протекания по каналу. [c.189]

Имеется в виду термодинамически равновесная температура кристаллизации Тт. Прим ред. [c.46]

Данные, показанные на рис. 2, получены для горения пропана. Нри горении водорода расчет дает качественно аналогичные результаты. Немонотонный характер зависимости ш от Ва объясняется тем, что при отклонении состояния продуктов сгорания от термодинамически равновесного на процесс окисления азота воздействуют два конкурирующих эффекта - увеличение концентрации атомарного кислорода и уменьшение температуры горения. Первый эффект оказывает определяющее влияние на скорость окисления азота при (Ва) < 0.07, а второй - при (Ва) > 0.07. Максимальная величина эффективной скорости окисления азота примерно в 5 раз превышает значение, вычисленное по термодинамически равновесным температуре и концентрации атомарного кислорода. [c.391]

На основании таких экспериментальных фактов в термодинамике вводится понятие температуры. Постулат о температуре утверждает, что суш,ествует интенсивная функция состояния равновесной термодинамической системы — температура. Равенство температур двух или нескольких систем является необходимым условием их равновесия между собой. Эта формулировка подразумевает, что внутри системы нет адиабатически изолированных частей, иначе равновесная система может оказаться термически неоднородной и температура как свойство системы может не существовать. Температура является, следовательно, тем внутренним свойством, которое наряду с внешними свойствами должно определять состояние термодинамического равновесия. [c.22]

Расчет начинается с некоторого заданного неравновесного распределения компонентов по фазам и составляющим сложной системы. С каждым итерационным циклом это распределение вое более и более приближается к равновесному. Динамика изменения переменных в ходе расчета, если отвлечься от дискретности этих изменений во времени, напоминает аналогичные изменения в процессе релаксации неравновесной системы. При этом все использующиеся соотношения должны, очевидно, в равной степени описывать как термодинамически равновесные, так и неравновесные состояния. Но для частей системы, фаз и составляющих, применяются заранее известные равновесные значения термодинамических свойств (A if/, AGf и др.). Следовательно, эти части на каждом этапе расчета рассматриваются как внутренне равновесные, т. е. неравновесность сложной системы заключается в неравновесном распределении компонентов между ее частями, что же касается температуры, давления и химических потенциалов, то эти свойства хотя и могут менять- [c.187]

Так как 2 > ft, то, как следует из (17.4), при термодинамическом равновесии всегда i > Пз и только при бесконечно высокой температуре (Т оо) iii = Следовательно, в системе, находящейся в термодинамическом равновесном состоянии, не- [c.381]

С изменением внешних условий, например, температуры, свободная энергия системы изменяется по сложному закону, который различен для твердого и жидкого состояния (рис. 24). При температурах выше равновесной температуры плавления 7), меньшей свободной энергией обладает жидкая фаза, а ниже этой температуры - твердая фаза. При температуре Т обе фазы могут существовать одновременно и процесс кристаллизации еще не начинается. Для его начала необходимо, чтобы процесс был термодинамически выгоден системе и сопровождался уменьшением свободной энергии системы. Из кривых на рис. 24 видно, что это возможно при охлаждении жидкости ниже равновесной температуры Т . [c.41]

Равновесное излучение и равновесная система атомов связь между коэффициентами Эйнштейна. Пусть к п - отнесенное к единице объема число атомов, находящихся соответственно на уровне Ei и на уровне Ei. Для термодинамически равновесной системы атомов при температуре Т в отсутствие излучения справедливо известное распределение Больцмана [c.70]

В термодинамически равновесных системах, как известно, температура Т и химический потенциал р, постоянны вдоль всей системы [c.7]

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]

Так как термодинамика определяет температуру лишь для термодинамически равновесных систем, то это понятие применимо и к указанным равновесным состояниям спиновой системы. Однако во многих книгах по термодинамике и молекулярной физике можно встретить высказывания [c.173]

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]

Предполагается, что неравновесные состояния системы могут быть охарактеризованы значениями термодинамических функций (температура, давление, энтропия, внутренняя энергия и т. п.) взаимосвязь между которыми определяется уравнениями классической термодинамики. Напомним в связи со сказанным, что в классической термодинамике термодинамические функции определены лишь для равновесных состояний системы. Предположение о возможности распространения представлений классической равновесной термодинамики для описания неравновесных состояний локальных, но макроскопических, т. е. содержащих достаточно большое число частиц, частей всей системы представляет собой некоторый дополнительный постулат, носящий название ги- [c.173]

Выше уже указывалось, что кристаллы с точечными дефектами в определенном количестве могут быть термодинамически равновесны. Однако в ряде случаев возникают и избыточные неравновесные точечные дефекты. Различают три основных способа, с помощью которых дефекты могут быть созданы быстрое охлаждение от высоких до сравнительно низких температур (закалка) дефектов, которые были равновесны до закалки, пластическая деформация, облучение быстрыми частицами. Возникающие в этих случаях типы точечных дефектов, как правило, те же, что и вблизи термодинамического равновесия. Однако относительные доли каждого типа дефектов могут существенно отличаться от характерных для равновесия. Поэтому в изучении дефектов решетки особую роль играют экспериментальные методы, такие, как изучение электросопротивления (зависимости его от температуры и времени), рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов, зависимости теплосодержания от температуры и времени, механических свойств, ядерного гамма-резонанса, аннигиляции позитронов и т. д. [c.235]

Излучение системы, находящейся вблизи состояния термодинамического равновесия, характеризуется интенсивным термодинамическим параметром — температурой. Те ше-ратура излучения может быть введена обычным для те мо-динамики способом при равенстве внешних параметров и температуре двух равновесных термодинамических систем в случае теплового контакта этих систем состояние их термодинамического равновесия не нарушается, переноса энергии не существует. [c.152]

При температуре свободные энергии жидкого и твердого металлов одинаковы и система, таким образом, находится в термодинамически равновесном состоянии. Для перехода металла из одного агрегатного состояния в другое должна возникнуть разность свободных энергий Af i — при расплавлении или Д/ j —при кристаллизации (в этих случаях запас свободной энергии минимален и система находится в устойчивом состоянии). [c.45]

Как указывалось, состояние рабочего тела однозначно определяется заданием каких-нибудь двух параметров состояния, например р и и. Поэтому в координатной системе pv каждой точке соответствует некоторое равновесное состояние и каждому равновесному состоянию рабочего тела отвечает одна определенная точка на плоскости pv. Всякая кривая, проведенная на плоскости pv, изображает термодинамический процесс. Температуру рабочего тела на этой диаграмме непосредственно определить нельзя. Она может быть вычислена по значениям р и о с помощью уравнения состояния. [c.27]

В 2.1 было введено понятие равновесного состояния, обусловленного внутренним равновесием. Расширим эти представления, введя дополнительные условия внешнего равновесия. Равновесие, обусловленное внутренним и внешним равновесием, называют термодинамическим равновесием. При термодинамическом равновесии температура внешней среды равна одинаковой во всех точках температуре рабочего тела, а давление, производимое внешней средой, уравновешивается внутренними силами упругости рабочего тела. [c.105]

В [36] представлены результаты расчета термодинамически равновесных состояний системы продуктов сгорания, содержащих натрий, калий и серу в зависимости от температуры и концентраций кислорода при атмосферном давлении. Цель этих расчетов — выявление состояния в системе таких компонентов, которые наибольшим образом могут влиять на загрязнение и коррозию поверхностей нагрева. [c.28]

При массовых скоростях менее 1000 кг/(м -с) существенной становится термодинамическая неравновесность пароводяного потока, т. е. перегрев пара относительно температуры насыщения при наличии капель жидкости в потоке. ---1 В этом случае коэффициент теплоотдачи относится к разности температур — п вместо — 1 , как это практикуется обычно для термодинамически равновесного потока. В таком случае [c.65]

С этой целью в первой части настоящей книги изложены физические основы теплового излучения. Рассмотрены природа электромагнитной энергии, процессы испускания и взаимодействия излучения и вещества. Дано понятие ноля излучения и основных характеризующих его величин, необходимых при рассмотрении процессов радиационного теплообмена. Затем изложены законы термодинамически равновесного излучения, позволяющие связать процессы теплового излучения с температурой и радиационными параметрами вещества. [c.9]

Функция (2-5) должна быть универсальной и справедливой для любой вакуумированной равновесной системы 1. В противном случае, если бы спектральная интенсивность излучения описывалась в каждой системе своей собственной зависимостью, то, соединив отверстием две равновесные системы, имеющие одинаковую температуру, можно было бы получить перенос энергии из одной полости в другую при (ИХ одинаковой температуре. Это противоречит второ му началу термодинамики, вследствие чего приходим к заключению о том, что величина спектральной интенсивности равновесного излучения в вакууме зависит только от частоты и температуры и описывается универсальной функцией (2-5), справедливой для любой вакуумированной термодинамически равновесной системы. [c.62]

Изменение давлений, температур, дисперсности и коэффициентов скольжения вдоль сопла при постоянной начальной влажности и фиксированной дисперсности перед соплом показано на рис. 6.23. На входном участке сопла коэффициент скольжения резко падает, а затем скорость капель возрастает и опережает темп нарастания скорости паровой фазы. При этом рассогласование скоростей фаз уменьшается и Vj увеличивается. Следует отметить, что размер капель не сохраняется постоянным. На входном участке капли растут более интенсивно, однако радиусы капель увеличиваются незначительно. Так как начальными условиями задан термодинамически равновесный влажный пар, то температуры пара и капель приняты равными. Относительная температура паровой фазы 7i/Ts снижается незначительно, а отношение температур Г2/Г1 увеличивается. Конденсация пара в таких условиях происходит на имеющихся каплях, причем масса конденсирующегося пара невелика и в предположении сферической формы капли может быть определена по уравнению [c.229]

В данном параграфе рассматриваются турбулеьгтные стационарные адиабатические Qw = 0) течения газожидкостной смеси в трубе в дисперсно-кольцевом режиме, когда можно считать, что смесь термодинамически равновесна (температуры фаз равны между собой, Т 1 = Тг = Тъ = Т, и. если смесь однокомпонентная, равны температуре насыщения Tg), а в ядро имеется скоростное равновесие (v = Уа = W ). Эти условия обеспечиваются, ослп время пребывания газа и жидкости в канале во много раз больше характерных времен выравнивания температур между газом, плен-KOII и каплями и характерного времени выравнивания скоростей газа и капель. Кроме того, ограничимся режимами, когда перепады давлений и температуры вдоль канала малы (Ар < р, АТ < Т), скорости газа и капель много меньше равновесной скорости звука в ядре канала. Тогда можно пренебречь изменением плотности не только жидкости, но и газа [c.219]

Температура, как мы видим, является термодинамически равновесным параметром, так как существует только у термодинамически равновесных систем, притом у таких, части которых не взаимодействуют друг с другом (т. е. энергия взаимодействия частей много меньше их собственной внутренней энергии), так что энергия системы равна сумме энергий ее частей. Следовательно, согласно второму исходному положению термодинамики, энергия термодинамических систем является аддитивной функцией. Большие гравитирующие системы не являются поэтому термодинамическими, так как для них принцип аддитивности энергии не выполняется вследствие дальнодействующего характера гравитационных сил. [c.19]

XI Генеральная конференция по мерам и весам и ГОСТ 8550—61 решили определять термодинамическую шкалу температур [юсред-ством тройной точки воды, где в равновесном состоянии на) одится лед, вода и водяной пар, и приписать ей значение Т = 273,16 К. Во всех формулах термодинамики необходимо подставлят11 абсолютную температуру по шкале Кельвина, [c.17]

При больших энергиях возбуждения составного ядра его уровни перекрываются, и говорить об отдельных резонансах уже нельзя. Однако концепцию составного ядра можно сохранить и здесь, дополнив ее статистическими соображениями. В результате получается статистическая теория ядерных реакций или, что то же самое, модель испарения. Согласно модели испарения реакция про-TejKaeT следующим образом. Попавшая в ядро частица быстро теряет энергию, передавая ее всем нуклонам ядра. Таким путем возникает термодинамически равновесное состояние ядра, т. е. ядро приобретает некоторую температуру (температура невозбужденного ядра равна нулю). Далее в течение некоторого времени (это и есть время жизни составного ядра) каждый нуклон имеет энергию, недостаточную для вылета, хотя ядро в целом возбуждено сильно. Наконец, в результате достаточно сильной флуктуации один из нуклонов приобретает необходимую для вылета энергию и испаряется из [c.145]

Дальнейшее обобщение и развитие энергетических концепций стали возможны на основе фундаментальных законов термодинамики. Трибосистема с позиций термодинамики необратимых процессов, как отмечалось выше, при определенных условиях является открытой термодинамической системой, обменивающейся энергией и веществом с окружающей средой. Известно, что в термодинамике неравновесных систем в отличие от равновесной термодинамики изучают изменения состояний, протекаюи ,ие с конечными, отличными от нуля скоростями. Предмет исследования - переносы массы, энергии, вызванные различными факторами, называемыми силами. Причиной возникновения потока всегда являются различия в значениях термодинамических сил температуры, давления и концентрации или их функции, т.е. перепады, или градиенты. Поэтому поток теплоты в трибосистеме появляется, если возникает градиент температуры, а поток вещества есть следствие наличия градиента концентрации и т.д. Следовательно, термодинамические силы представляют собой градиенты, характеризующие удаленность трибосистемы от термодинамического равновесия. Суть применения законов классической термодинамики к неравновесным системам заключается в предположении о локальном равновесии внутри малых элементов областей системы. Представление о локальном равновесии позволяет изучать больп1ое число практически важных неравновесных систем, к которым с полным основанием можно отнести и трибосистемы. При этом все уравнения сохраняют свою ценность по отношению к малым областям, а значит, и общность описываемых ими закономерностей. Так, уравнение Гиббса, показываюилее зависимость внутренней энергии U от энтропии S, объема и химических потен- [c.107]

При устамовленпи термодинамического равновесия степень нонн-зации плазмы зависит только от температуры и давления. Индийский физик Саха применил для анализа термодинамически равновесного процесса ионизации закон химического равновесия (закон действующих масс). Если ноны и электроны рассматривать и качестве химических веществ, а процесс ионизации — как обратимую химическую реакцию, то константу равновесия (481), характеризующую степень завершенности этое реакции, можно представить в виде отношения [c.394]

В зоне ухудшенного теплообмена термодинамическое межфазо-вое равновесие нарушается, так как теплота, подводимая к потоку, расходуется здесь не только на испарение капель жидкости, но и на перегрев части пара. В зависимости от значений режимных параметров (рш, р, q) соотношение между количествами теплоты, идущими на перегрев пара и на испарение жидкости, может меняться в широких пределах. Поэтому в этих условиях расчет па-росодержання х по уравнению теплового баланса без учета теплоты, затраченной на перегрев пара, не дает истинного значения х, а коэффициенты теплоотдачи, определенные по равновесной температуре насыщения, могз т оказаться много меньше их значений, вычисленных для эквивалентного массового расхода чистого пара. [c.332]

В области высоких температур (выше 0,5Т пл) при обычных скоростях статических испытаний (е 10 с ) выполняется условие е > > 10 Д [86, 89, 90] (здесь О— коэффициент объемной самодиффузии), и в результате концентрация ступенек на дислокациях и концентрация вакансий в металле превосходят их термодинамически равновесные значения. Если учесть, что скорость диффузии примесных атомов при высоких температурах становится значительной и они уже не сдерживают движение дислокаций, то понятно, почему в данной области температур пластическая деформация происходит за счет миграции вакансий и дис[)фузни вдоль дислокаций, а энергия активации процесса определяется лишь энергией активации миграции вакансий [8]. Конкретные механизмы пластической деформации в этой области и ограничивающие их факторы достаточно подробно рассмотрены в разделе, посвященном картам механизмов деформации [31, 32]. [c.45]

Известно, что оксидом железа, который может существовать термодинамически равновесно непосредственно на поверхности углеродистой стали и обладать оптимальными защитными свойствами, является магнетит. Он относится к классу шпинелей и в результате соответствия параметров кристаллических -решеток хорошо сцепляется со сталью. Пространственная структура зародыша элементарной ячейки магнетита РезО представляет собой шестиатомное кольцо, пять атомов которого лежат в одной плоскости, шестой (атом кислорода) — в плоскости, перпендикулярной плоскости основного кольца. Соотношение концентраций двух- и трехвалентного железа в классическом магнетите составляет 1 2. Известно, что вторым оксидом, обладающим достаточно хорошими защитными свойствами, является маггемит. Однако при низких температурах оксид трехвалентного железа не может существовать термодинамически равновесно непосредственно на по-нерхности стали. [c.48]

Двухфазные потоки называются гомогенными, если фазы распределены равномерно по объему. В противном случае поток будет гетерогенным. Двухфазные потоки называются адиабатными, если отсутствует теплообмен между потоком и поверхностью канала и между фазами. Если фазы имеют одинаковую температуру, поток называется термодинамически равновесным. Режим кипения жидкости, недогретой до температуры насыщения, и режим осушения потока влажного пара являются примерами термодинамически неравновесных потоков. [c.33]

Точное определение перечисленных величин для неравновесных состояний сопряжено с большими затруднениями, преодолеть которые пока что не удается. Существенное упрощение проблемы дает принятие так называемой гипотезы ло кального термодинамического равновесия. Согласно этой гипотезе принимается, что мик-роскоиическое состояние частиц самого вещества в каждой точке системы отвечает его термодинамически равновесному состоянию при локальной температуре в рассматриваемой точке. [c.59]

Изменение состояния пара вдоль линии (без конденсации) сопровождается более интенсивным снижением температуры, нежели при расширении по равновесной изоэнтропе Ьс. Иными словами, задержка конденсации в процессе расширения сопровождается переохлаждением пара его температура оказывается ниже температуры насыщения при данном давлении. Такой пар называют также перенасыщенным (пересыщенным) паром. Мерой перенасыщения служит отношение давления перенасыщенного пара р к давлению насыщения при той же температуре и плоской поверхности раздела фаз Другой характеристикой отклонения пара от термодинамически равновесного состояния служит величина переохлаждения. Мерой переохлаждения (при одинаковых давлениях) является разность между температурой насыщения if , отвечающей плоской междуфазовой поверхности, и температурой переохлажденного пара t. [c.111]

Суждение о характере изменения состояния потока после скачка конденсации дают также результаты опытов Кубота, приведенные в [Л. 10]. Им изучалось течение воздуха с начальным давлением ро = 14,5 бар и температурой Та = 394° К. В отличие от опытов Артура и Хансена и Нотуанга, в которых перенасыщение основной среды, в сущности, отсутствовало, Кубота наблюдал некоторое переохлаждение воздуха, которое разрешалось скачком конденсации, причем за зоной скачка экспериментальные точки сближались с линией термодинамически равновесного процесса. [c.118]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...