ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Глава дев ят а я Теория термодинамического равновесия Различные виды равновесия из "Химическая термодинамика" Если шарик, покоящийся в наинизшей точке А гладкой полости (рис. 47, а) отклонить из Л в бесконечно близкое положение В (или С), то на него начнет действовать сила, стремящаяся вызвать движение от В (или С) к Л. Поэтому, как только причина, отклонившая шарик из положения Л равновесия, будет устранена, начнется движение в направлении к Л. Равновесие шарика в положении Л называется устойчивьш. Равновесие шарика в наивысшем положении В на жесткой поверхности (рис. 47, б) неустойчиво, так как при малейшем отклонении от положения О возникает сила, стремящаяся удалить шарик от положения О в любом положении Е (или Е) шарик, предоставленный самому себе, скатится вниз. [c.179] Представим два одинаковых одноименных заряда е в неподвижных точках А и В и подвижный шарик, несущий заряд е. Шарик будет в равновесии, если его центр находится в середине прямой АВ. Это равновесие устойчиво, если знак заряда е совпадает со знаком е неподвижных зарядов в Л и В в противном случае равновесие неустойчиво. [c.179] Обыкновенно устойчивое равновесие называют стабильным, неустойчивое —лабильным, а менее устойчивое из двух стабильных состояний (см, рис, 48) — метастабильным. [c.180] Приведем примеры стабильного и метастабильного равновесия. [c.181] Пусть газ постоянного состава заключен в цилиндр с поршнем, причем трения между стенками цилиндра и поршня нет цилиндр и поршень — диатермические. Если температура х и давление Ре среды равны соответственно температуре t и давлению р газа, то газ будет в равновесии. При х = onst увеличим р на бесконечно малую величину dpe, это нарушит равновесие, и поршень начнет опускаться. Но при изотермическом уменьшении объема газа его давление будет возрастать и достигнет значения р + ф = dpg. С этого момента движение поршня прекратится и наступит новое состояние равновесия, бесконечно близкое к первоначальному состоянию. [c.181] Если внешнее давление довести до начального значения р , то поршень начнет подниматься при постоянной температуре это приведет к уменьшению давления газа когда оно станет равным р, поршень остановится, и газ вернется к начальному состоянию равновесия. Все эти рассуждения справедливы в предположении, что при выбранных р и газ не может превратиться в жидкость. [c.181] здесь бесконечно малое изменение в окружающей среде привело к бесконечно малому изменению равновесного состояния по устранении причины, вызвавшей изменение, система вернулась к начальному равновесному состоянию. Следовательно, равновесие газа постоянного состава — равновесие стабильное. [c.181] Другим примером стабильного равновесия может служить рассмотренное в гл. 8 равновесие смеси идеальных газов, в которой возможна реакция. Мы там видели, что бесконечно малым изменениям объема или температуры соответствуют бесконечно малые изменения состава и давления смеси, т. е. бесконечно малые изменения равновесного состояния. Введение бесконечно малого количества какого-нибудь активного или нейтрального газа тоже может вызвать только бесконечно малое изменение равновесного состояния. Следовательно, равновесие такой смеси идеальных газов устойчиво. [c.181] Рассмотрим еще газовую смесь из 4 в. ч. водорода и 32 в. ч. кислорода. При комнатной температуре и давлении 760 мм рт. ст. эта смесь устойчива небольшие изменения давления и температуры не вызывают изменения химического состава. Но достаточно электрической искры, чтобы превратить эту смесь почти целиком в воду. [c.182] В обоих рассмотренных случаях (вода при р = 760 мм рт.ст. и 0° С смесь водорода и кислорода) равновесие метастабильное, так как, оказываясь устойчивым относительно некоторых изменений, оно нарушается при других (введение кристаллика льда в воду, пропускание искры через смесь водорода и кислорода). [c.182] Вернуться к основной статье