ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие о работе и теплоте, равновесных и неравновесных процессах из "Термодинамика физико-химических процессов" Термодинамически обратимый (равновесный) процесс должен удовлетворять следующим требованиям он должен быть двусторонним находиться под воздействием внешних сил, отличающихся на бесконечно малую величину от внутренних сил должен проходить без потерь энергии в форме теплоты в окружающую среду и, следовательно, не должен вызывать изменений во внешней среде. [c.9] При изменении параметров, воздействующих на систему, на конечную величину на такую же величину изменяется скорость перехода системы из одного состояния в другое. При этом в рабочем теле системы возникают значительные возмущения (турбулизация, послойное перемещение, потери энергии), которые приводят к необратимым изменениям в рабочем теле и окружающей среде. Такие процессы протекают неравновесно или термодинамически необратимо. [c.9] Термодинамически необратимо протекают процессы перемешивания разнородных газов, расширение газов в пустоту, растворение твердых тел в жидкостях, разрядка аккумуляторов без компенсации с конечной скоростью. Эти процессы можно свести к квазиравновесным, если их проводить бесконечно медленно вследствие бесконечно малого различия в силах, действующих на систему внешних и внутренних противодействующих сил. [c.9] В природе и технике все процессы протекают термодинамически необратимо, так как они проходят с конечной скоростью. Это обеспечивает выигрыш в проведении данного процесса во времени (например, расширение газа в цилиндрах моторов автомобилей, отбор электрической энергии от аккумулятора при включении стартера), но при этом значительное количество энергии теряется необратимо на изменение состояния внешней среды без ее использования в работу. [c.9] Классическая термодинамика позволяет проводить расчеты для систем, находящихся в равновесном состоянии и для равновесно протекающих процессов. Последнее определяется тем, что любой реальный процесс можно свести к квазиравновесно-му, когда его состояние однозначно определяется соответствующими параметрами. Состояние системы в двух разных точках будет одним и тем же независимо от того, каким путем был осуществлен переход между ними — обратимо или необратимо. [c.9] Следует отметить, что в изолированной системе могут протекать только самопроизвольные процессы, которые приводят неравновесную систему в равновесное состояние. Равновесная система не может самопроизвольно выйти из этого состояния. Например, газ не может самопроизвольно подвергаться сжатию от равновесного до более высокого давления. Это определяется тем, что равновесное состояние газа в заданном объеме является наиболее вероятным, а отклонения от равновесия в макрообъеме маловероятным процессом. В то же время в открытой системе процессы могут проходить с различными по величине флуктуациями, и эти флуктуации не могут обеспечить переход к равновесию. В открытых системах действует закон одновременного и непрерывного протекания самопроизвольных и несамопроизвольных процессов. [c.10] Работа и теплота являются двумя формами (процессами) обмена энергией между данной системой и окружающей средой. Работа определяется как процесс передачи энергии одним телом другому при их взаимодействии без изменения температуры и переноса вещества между телами. Работу обозначают буквой и7. Условились работу с положительным знаком - -W определять как работу, производимую системой над окружающей средой. Работа, которая подводится к системе и производится внешними силами, определяется как отрицательная работа— W (например, сжатие газа). [c.10] Теплота определяется как процесс (форма) передачи энергии от одного тела к другому при наличии между ними разности температур и без переноса вещества. Условились выделять теплоту при постоянном объеме Qv=AU и при постоянном давлении Qp=AH. Теплота, отдаваемая системой внешней среде, имеет отрицательный знак — Qp=AH, а теплоту, поглощаемую системой из внешней среды, определяют как положительную теплоту +AH=Qp, где и, Я —внутренняя энергия и энтальпия. [c.10] Процессы, которые связаны с выделением энергии в форме теплоты, называют экзотермическими, а с поглощением теплоты — эндотермическими. [c.11] Вернуться к основной статье