Система неравновесная

Неоднородные системы — неравновесные и в них всегда возможно возникновение необратимых процессов, таких, как теплопередача, диффузия и т. д. Такие системы рассматривает термодинамика необратимых систем, используя уравнения математической физики (Фурье, Фика и др.). Эта область термодинамики в настоящее время получила большое развитие благодаря широкому применению ЭВМ. [c.252]

Под свойством X в (4.4) должна, очевидно, подразумеваться каждая из независимых переменных системы. Для разных переменных времена релаксации могут сильно различаться, так что неравновесная в целом система может оказаться равновесной по отношению к процессам с малыми временами релаксации. Например, кусок закаленной стали, являющийся системой неравновесной по отношению к диффузионным процессам, может участвовать во многих равновесных циклах деформации, работая в качестве детали механической машины. Времена релаксации процессов диффузии и механической деформации различаются в этом случае на 10—15 порядков величины [c.35]

В настоящее время нет никаких оснований для проведения резкой грани между термодинамикой и статистической физикой тем не менее определенное преимущество термодинамики и особенность ее методов диктуют важность отдельного изложения термодинамики с привлечением необходимых качественных молекулярных представлений. Она позволяет с помощью своих начал легко учитывать наблюдаемые на опыте закономерности и получать из них фундаментальные следствия. Именно на этом пути в свое время было предсказано вырождение газов при низкой температуре, развита теория фазовых переходов второго рода, формируется термодинамическая теория кинетических явлений в физических системах неравновесная термодинамика или термодинамика необратимых процессов). [c.10]

Термодинамика изучает закономерности теплового движения в равновесных системах и при переходе систем в равновесие (классическая, или равновесная, термодинамика), а также обобщает эти закономерности на неравновесные системы (неравновесная термодинамика, или термодинамика необратимых процессов). [c.14]

В настоящей книге излагается термодинамика и. статистическая физика равновесных систем. Обобщение термодинамики и статистической физики на неравновесные системы — неравновесные термодинамика и статистическая физика — составляет содержание второй части нашего курса. [c.8]

В закрытой системе неравновесные параметры уже в самом начале принимают форму диссипативных обобщенных сил, так как в правой части термодинамического тождества все обобщенные силы сведены во второй член. В случае открытой системы, где необратимость может быть [c.157]

Далее, при исследовании равновесия рассмотрим любую возможную вариацию от заданного состояния до любого другого с такими же энтропией и объемом, а также при неизменных количествах веществ, составляющих систему. Если в одном из таких состояний энергия системы оказывается меньше, чем в исходном состоянии, то система неравновесна и может происходить изменение в направлении к новому состоянию. [c.254]

На рис. 3-22 и 3-23 заштрихованными площадями показаны также величины максимальной полезной работы для двух других примеров. В первом случае (рис. 3-22) в начальном состоянии система неравновесна и в термическом и в механическом отношениях, так как температура и давление источника работы больше Го и Ро- Во втором случае (рис. 3-23) в начальном состоянии система также неравновесна и в термическом и в механическом отношениях, но только здесь < Го и < р . Максимальная полезная работа в этих случаях определяется аналогичным путем. [c.105]

Рис. 2, Фазовая диаграмма для системы неравновесных носителей заряда в полупроводнике.

Как уже отмечалось, состояние системы может изменяться не только в результате взаимодействия системы с окружающей средой, но и в отсутствие такого взаимодействия, если в начальном состоянии система неравновесна. [c.27]

Состояние системы. Неравновесное состояние системы характеризуется различными значениями ее параметров в каждой точке системы. [c.25]

Для действительно происходящего в термодинамической системе неравновесного процесса функционал (2) имеет максимальное значение по сравнению со всеми необратимыми процессами, имеющими те же потоки, но другие сопряженные с ними термодинамические силы. [c.462]

Если условия (4-26) не выполняются, то машину следует балансировать системами неравновесных грузов в соответствии с (4-28) и (4-29). Для этого необходимо вычислить уравновешивающие грузы по симметричной и кососимметричной системам отдельно для каждой из балансировочных плоскостей, а затем, сложив их, установить в каждой плоскости по одному грузу. [c.202]

Если система неравновесна, то направление процессов, независимо обратимости уравнения для у/, однозначно задано ростом действия- [c.154]

Для систем, далеких от равновесия, не выполняются общие экстремальные принципы, определяющие новое состояние системы. Неравновесные системы могут развиваться непредсказуемо и при одном и том же наборе условий переходить к разным состояниям, причиной тому могут быть флуктуации, малые неоднородности, дефекты и другие случайные факторы. Фундаментальное свойство неравновесных систем проявляется в способности осуществлять порядок через флуктуации . [c.464]

Если между различными точками в системе существуют разности температур, давлений и других параметров, то она является неравновесной. В такой системе под действием градиентов параметров возникают потоки теплоты, вещества и другие, стремящиеся вернуть ее в состояние равновесия. Опыт показывает, что изолированная система с течением времени всегда приходит в состояние равновесия и никогда самопроизвольно выйти из него не может. В классической термодинамике рассматриваются только равновесные системы. [c.8]

Ранее было показано, что для равновесных процессов справедливо соотношение ds = 6q/T. Разобранный пример достаточно наглядно показывает, что в неравновесных процессах ds> bq/Т, если б<7 — количество подведенной к системе или отведенной от нее теплоты, а Т — температура источника теплоты. Обе записи являются аналитическими выражениями второго закона термодинамики [c.27]

Основываясь на втором начале термодинамики, установим количественное соотношение между работой, которая могла бы быть совершена системой при данных внешних условиях в случае протекания в ней равновесных процессов, и действительной работой, производимой в тех же условиях, при неравновесных процессах. [c.29]

Если две или более фаЭ находятся в тесном контакте, возникает потенциал, способствующий самопроизвольному переходу вещества через границы фаз, и система стремится к состоянию равновесия. Состояние равновесия характеризуется комплексом условий, к которым приближается неравновесная система как к пределу в большинстве случаев степень достижения равновесия настолько велика, что различие между реальным состоянием и равновесным находится в пределах ошибки опыта. Знание условий равновесия имеет первостепенное значение в таких технических процессах, как абсорбция, адсорбция, экстракция, дистилляция, испарение, высушивание и кристаллизация. Критерий для определения условий равновесия был разобран в гл. 8. Из всех возможных комбинаций фаз и веществ ниже будет рассмотрена только двухфазная система неэлектролитов, в котором одна из фаз — пар. [c.264]

При быстром охлаждении может не завершиться реакция образования химического соединения и останется часть первичных кристаллов В, не успевших прореагировать с жидкостью. При последующем охлаждении эти кристаллы также останутся непревращенными по достижении эвтектической температуры сплав будет содержать уже четыре фазы, и величина степени свободы становится отрицательной (что невозможно). Из этого примера следует, что для неравновесного состояния правило фаз неприменимо. Если система не подчиняется правилу фаз (имеется больше фаз, чем этого следовало он<н-дать), это в первую очередь указывает на неравновесность состояния. [c.134]

Процесс изменения состояния системы может быть равновесным н неравновесным. Если процесс протекает так, что проходит через равновесные состояния, то он называется равновесным. [c.16]

Полученное уравнение и есть уравнение Больцмана, связывающее энтропию системы с вероятностью ее состояния. Энтропия S замкнутой системы в равновесном и неравновесном состоянии пропорциональна натуральному логарифму вероятности данного состояния. [c.130]

Совместный учет действия сил и материальных свойств тел или ючки содержится в аксиомах динамики. Такие аксиомы статики, как аксиома о параллелограмме сил, о равенстве сил действия и противодействия, аксиома связей, справедливы и в динамике. Так как в статике рассматриваются свойства и неравновесных систем сил, под действием которых твердое тело или точка не могут находиться в покое относительно инерциальной системы отсчета, то для оправдания этого в статике можно считать, что эти системы сил являются частями более укрупненных равновесных систем сил, под действием которых тело или материальная точка находится в покое или совершает движение по инерции. [c.15]

Однако было бы ошибкой полагать, что изучение равновесного состояния не имеет отношения к коррозии. Напротив, фундаментальные исследования неравновесных состояний и расчет скорости коррозии начинаются с утверждения о том, что равновесие было нарушено. В общем, необходимо знать равновесное состояние системы, чтобы оценить различные факторы, влияющие на скорость, с которой система стремится прийти в равновесие (т. е. корродирует). [c.46]

Степень миграции границ зерен определяется движущимися силами миграции, подвижностью границ и временем пребывания металла в области температур высокой диффузионной подвижности атомов. Движущая сила миграции определяется разницей свободных энергий границ в данном неравновесном и равновесном (после полного завершения миграции) состояниях. При прочих равных условиях движущая сила зависит главным образом от конфигурации граничных поверхностей, характеризуемой числом участков с повышенной кривизной в макро- и микроскопическом плане. Движущая сила на отдельных участках границы пропорциональна их суммарной кривизне l// i + l// 2, где 1 и / 2 — радиусы кривизны в двух взаимо перпендикулярных направлениях. Мигрирующая граница движется обычно к центру максимальной кривизны (рис. 13.12,6). Чем меньше число граней у зерна, тем больше их кривизна при заданном размере и тем интенсивнее идет миграция границ. На стыках границ зерна (для двумерной системы трех зерен) движущая сила миграции пропорциональна отклонению соотношения смежных углов от равновесного. Последнему соответствует равенство углов между тремя границами, составляющих 120° (рис. 13.12,а). В этом случае уравновешиваются силы поверхностного натяжения на стыкующихся участках границ, что соответствует наименьшему значению свободной энергии. Смещение стыка границ О в положение О приведет к искривлению границ. Это вызовет перемещение границ в направлении к центру их кривизны до спрямления, т. е. зерно А будет расти за счет зерен В и С. [c.504]

Состояние является равновесным, если его можно изменить, только воздействуя на систему извне. Состояние является неравновесным, если оно изменяется, кроме того, и самопроизвольно. Для изолированной системы эти состояния различаются тем, что равновесное остается неизменным, пока система изолирована, а неравновесное со временем изменяется. Что же касается неизолированных систем, то их равновесное состояние может меняться, — когда меняются внешние условия, а неравновесное — оставаться неизменным, если внешние воздействия компенсируют результат самопроизвольного изменения. Примером такого стационарного неравновесного состояния может служить состояние стержня, различные концы которого поддерживаются при различных температурах. [c.11]

Таким образом, равновесное состояние характеризуется единственными значениями интенсивных макроскопических величин, общими для всей системы. В неравновесных же состояниях какие-то интенсивные параметры будут непременно различными в разных частях системы. И чем больше их значения отличаются друг от друга, тем более неравновесным будет состояние. [c.12]

Опыт показывает, далее, что самопроизвольное изменение неравновесных состояний происходит направленно и необратимо. Будучи предоставлена самой себе, система никогда не переходит от одного неравновесного состояния к другому, еще более неравновесному. Наоборот, изменение происходит всегда так, что рано или поздно она оказывается в соответствующем равновесном состоянии. Капля чернил в стакане воды расплывается до тех пор, пока вся вода не окажется равномерно окрашенной. Температура различных частей неоднородно нагретого тела меняется до тех пор, пока не станет всюду одинаковой. И так далее. [c.12]

С этой точки зрения неравновесное состояние есть не что иное, как гигантская специально приготовленная флуктуация. Оно возникает, например, когда мы быстро меняем внешние условия и делаем тем самым возможными такие микросостояния, которые раньше были запрещены. Или когда мы, наоборот, тем или иным способом на какое-то время выключаем из игры подавляющую часть возможных микросостояний, после чего система начинает выглядеть неоднородной. [c.20]

Таким образом, протекающие в изотропных системах неравновесные процессы одинаковой тензорной размерности в общем случае взаимосвязаны взаимосвязь процессов характеризуется неди-Щ [c.200]

Многочастичные экситонно-примесные комплексы могут служить центрами конденсации электронно-дырочной жидкости. Система неравновесных электронов и дырок в полупроводнике при низких темп-рах и достаточно малых концентрациях является диэлектрической благодаря образованию Э. и биэкситонов. С ростом плотности носителей заряда из-за экранирования кулоновского взаимодействия экситонный газ должен металлизоваться. При этом переход металл—диэлектрик происходит в том же диапазоне концентраций, что и переход экситонный газ — электронно-дырочная жидкость 1), [c.503]

И темп-ры. Для системы неравновесных носителей в полупроводниковых кристаллах удобнее на плоскости переменных воспользоваться зависимостью ср. концентрации ЭДП n — NjV в возбуждаемом объёме V от темп-ры Т. В интервале темп-р ниже критической Г.р в правой части диаграммы (область G) носители существуют в виде слабо ионизованного экситонного газа. Слева от заштрихованной части—область L пространственно однородной Э.-д. ж. Заштрихованная область ограничивает значения параметров, при к-рых происходит расслоение на две фазы— ЭДК с равновесной плотностью ЛГ), окружённые газом экситонов, биэкситонов и свободных носителей с равновесной плотностью (Г). При Г,р исчезают различия между газом и жидкостью, и уже ни при каких плотностях п не происходит фазовый переход, т. е. увеличение концентрации неравновесных носителей при увеличении уровня возбуждения происходит непрерывным образом. Значение определяется энергией связи частиц в Э.-д.ж. Величина Г р, определённая из многочисл. экспериментов, составляет ок. 6,5 К для Ge и 28 К для Si. Т. о., в этих полупроводниках Э.-д.ж. может существовать лишь при низких темп-рах. Осн. параметры конденсированной фазы и области её существования имеют следующие порядки величин а Aif lOfer.p, т. о., ср. расстояние между частицами в Э.-д. ж. ае а ср. энергия связи на одну ЭДП [c.557]

При рассмотрении электрон-туннелонных систем возникают принципиально новые проблемы. Во-первых, туннелон — возбуждение фермиевского типа, и теория обязана это учитывать. Во-вторых, более сложной проблемой является наличие в электрон-туннелонной системе неравновесности. [c.242]

С физической точки зрения введение бесконечно малого источника в уравнение Лиувилля означает нарушение полной изоляции системы. Иначе говоря, источник, отбирающий запаздывающие решения этого уравнения, учитывает идеализированным образом взаимодействие системы с окружением ). Совершая сначала предельный переход V 00 N/V = onst), а затем г +0, мы находим решение уравнения Лиувилля, которое описывает необратимые процессы в областях, расположенных вдали от границ системы. В таком подходе реальное взаимодействие с окружением учитывается с помощью граничных условий для наблюдаемых величин. Однако в ряде случаев взаимодействие между рассматриваемой системой и другими системами невозможно учесть только с помощью граничных условий по времени, если детали самого взаимодействия важны для описания процесса ). Тогда выделенную систему и ее окружение следует рассматривать как части одной, почти изолированной, системы. Неравновесное распределение полной системы находится как решение уравнения Лиувилля с нарушенной симметрией относительно обращения времени, а распределение для выделенной системы получается в результате интегрирования (в квантовом случае — вычисления следа) по переменным окружения. Как мы увидим дальше, в конкретных задачах неравновесной статистической механики применяются оба подхода. [c.123]

На рис. 5-27 и 5-28 заштрихованными площадями показаны также величины максимальной полезной работы. В первом случае (рис. 5-27) в начальном состоянии система неравновесна и в термическом и в механическо.м отношениях, так как температура и давление источника работы больше То и ро. Во втором случае (рнс. 5-28) в начальном состоянии система также неравновесна и в термическом и в механическом отношениях, но только здесь Т<То [c.154]

Самопроизвольные (а значит, и неравновесные) процессы в изолированной системе всегда приводят к увеличению энтропии. Это положение предстаЕ)ляет собой наиболее общую формулировку второго начала термодинамики для неравновесных процессов, известную под названием принципа возрастания энтропии. [c.27]

Величина AL определяет потерю работы, обусловленную рассеиванием энергии вследствие неравновеспости протекающих в системе процессов. Чем больше неравновесность процессов, мерой которой является увеличение энтропии изолированной системы А5сист, тем меньше производимая системой работа. [c.29]

Если в изолированной системе имеются рабочие тела с различными температурами, то в такой системе рабочее тело с более высокой температурой может произвести работу (в идеальном случае путем неоднократного повторения цикла Карно), В результате такого процесса температуры теплоотдатчиков будут понижаться, а температуры теплонриемников — повышаться. Когда эти температуры сравняются, дальнейшее получение работы прекратится. Следовательно, получение работы связано с переходом изолированной системы из неравновесного состояния в равновесное, [c.125]

Максимальную работу в цикле Карно можно получить только в том случае, когда температура рабочего тела равна температуре тенлоотдатчика и когда наименьшая температура рабоч( го тела равна температуре тенлопрпемника, т. е. когда совершаются обратимые процессы. Отсюда максимальную работу в системе при переходе из неравновесного состояния в равновесное можно получить только при осуществлении обратимых адиабатных и изотермических процессов. [c.126]

Незамкнутые системы рассматриваются в особом разделе термодинамики — термодинамика неравновесных систем = t onst 2 = = onst. [c.251]

Поэтому о равновесности или неравновесности состояния неизолированных систем нельзя судить непосредственно по его временнб-му поведению. В этом случае, чтобы выяснить, каким является состояние, нужно устранить внешние воздействия, т.е. изолировать систему от ее окружения. Если после этого в системе начнутся самопроизвольные изменения, значит, она находилась в неравновесном состоянии. Если же ничего не будет происходить, значит, состояние было равновесным. В частности, неравновесность состояния неоднородно нагретого стержня, о котором шла речь выше, проявляется в том, что если изолировать его от нагревателей, температура различных его участков начнет выравниваться. [c.11]

Опыт показывает, что неравновесность состояния всегда связана с какой-нибудь неоднородностью системы. В частности, в приведенных в п.2 примерах неравновесные состояния были пространственно неоднородными-, либо по концентрации частиц, либо по скорости их направленного движения, либо по температуре. Можно себе представить и такие неравновесные состояния, которые будут пространственно однородными. Таким будет, например, состояние газа, все молекулы которого, будучи однородно распределены в пространстве, движутся половина—вправо, половина—влево. Но здесь (уществует неоднородность, связанная с неравноправностью различных направлений (вверх или вниз молекулы не движутся) и так далее. [c.11]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...