ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Равновесие термодинамических систем из "Понятия и основы термодинамики" Изолированный термодинамический мирок развивается. Его общая энтропия растет. Возникают два вопроса. [c.258] Ответ до тех пор, пока общая энтропия может расти. Такое (предполагаемое) развитие, которое в дальнейшем повлечет за собой изменение общей энтропии в невозможную сторону, в сторону убыли, исключается. [c.258] Ответ развитие изолированного термодинамического мирка конечных размеров не может продолжаться до бесконечности. Мирок , исчерпав (при заданной конкретной обстановке) все возможности к развитию, придет в состояние равновесия. [c.258] Если развитие системы уподобить ее жизни, то равновесие системы— это ее смерть. Жить значит умирать (Ф. Энгельс, [20], стр. 611). [c.258] Развитие сопровождается ростом общей энтропии. После наступления равновесия (неосуществимый) выход из него изолированного термодинамического мирка должен был бы сопровождаться уменьшением общей энтропии. При переходе изолированного термодинамического мирка через состояние равновесия изменение общей энтропии должно менять свой знак на обратный. Из элементов дифференциального исчисления тогда следует равновесию соответствует экстремальное и притом ма ксимальное значение общей энтропии. [c.258] К изложению некоторых других критериев, по которым можно судить о развитии термодинамического мирка , мы и переходим. [c.258] Рассмотрим следующий случай наша система совершает изо-термический процесс прочие условия таковы, что объемная работа и нетто-работа каждая отдельно равны нулю. Равенство кулю объемной работы обычно обеспечивается постоянством объема нашей системы (IVРавенство нулю нетто-работы (ш = = 0) обеспечивается отсутствием внешних обобщенных сил, действующих на границы нашей системы при изменении ее обобщенных координат. С примером, поясняющим сказанное, читатели познакомятся в главе XII при рассмотрении нестатического химического процесса, протекающего при постоянном объеме. Объемная работа и нетто-работа, конечно, равны нулю и при условии с У = 0, йх = 0, йу = 0, (1г = 0,. .. Но подобное условие устранило бы возможность протекания всякого (квазистатического или нестатического) процесса, за исключением (квазистатического или нестатического) обмена теплотой между нашей системой и источниками теплоты. [c.259] Для обеспечения изотермичности процесса наша система должна находиться в тепловом контакте с источником теплоты. Его температура Т постоянна и совпадает с температурой процесса. Тогда термодинамический мирок состоит из нашей системы и одного источника теплоты с температурой Т. [c.259] Таким образом, при изотермическом процессе, протекающем без совершения объемной работы и нетто-работы, приращение характеристической функции Р равно нулю при квазистатическом процессе и меньше нуля при нестатическом процессе [22]. [c.260] В критерии (XI, 14) и (XI, 14а) входят только величины, характеризующие нащу систему (в том и удобство этих критериев). Изменения, происшедшего в другом участнике процесса — источнике теплоты, — как будто бы не видно в этих критериях. В действительности это не так изменения, происшедшие в нашей системе и источнике теплоты, связаны между собой уравнением (VII, 2) при условии, что количество работы равно нулю. Поэтому количество теплоты, полученной источником теплоты, равно с обратным знаком изменению энергии нашей системы. [c.260] Смысл знака неравенства в выражениях (XI, 15) и (XI, 15а) истолковать нетрудно. Самопроизвольно (нестатически, необратимо) протек изотермический изохорический процесс и без совершения (затраты) нетто-работы. При квазистатическом проведении этого Процесса при постоянной температуре и постоянном объеме наша система произведет нетто-работу над источником работы. Другими словами только тот процесс может самопроизвольно протекать изотермически изохорически и без совершения (затраты) нетто-работы, который при его квазистатическом изотермическом и изохорическом проведении может производить нетто-работу над источником работы. [c.260] Система находится в состоянии внутреннего и безразличного равновесия. [c.261] Возникает вопрос не может ли количество квазистатической нетто-работы во всех случаях явиться критерием обратимости и необратимости процессов Не может ли количество квазистатической нетто-работы заменить в этих вопросах энтропию Нет, не может. [c.261] Эта неопределенность была известна Клаузиусу. Поэтому он обобщил простой круговой процесс Карно, введя еще третий резервуар теплоты, температура которого неопределенна и дает поэтому неопределенную величину работы [23]. [c.262] После протекания кругового процесса, для восстановления первоначальных состояний источника работы и источников теплоты, работу брали из источника работы и вызывали изменения в одном только источнике теплоты с (произвольной) температурой То. Количество работы комп. в уравнении (XI, 4) получалось поэтому тоже неопределенным, прямо пропорциональным То. [c.262] Неопределенность усиливается еще и по той причине, что работу можно брать и не из источника работы. Для производства работы можно использовать разность температур двух или больще (произвольных) источников теплоты. Только в случае изотермического процесса неопределенность исчезает. При наличии одного только источника теплоты нельзя совершать работу. Ее обязательно приходится брать из источника работы. При изотермическом процессе температура То тоже перестает быть неопределенной То становится равным температуре изотермического процесса, температуре единственного источника теплоты. [c.262] Но даже в случае изотермических процессов мы предпочитаем пользоваться функцией Р (или функцией С) как критерием необратимости и обратимости процессов, как критерием направленности процессов и равновесия термодинамического мирка . [c.262] Предположим, что нас интересует возможность самопроизвольного изменения обобщенной (для простоты одной) координаты х при постоянной температуре, постоянном объеме нашей системы и равенстве нулю внешней сопряженной обобщенной силы X. Если функция Р убывает, то самопроизвольное изменение обобщенной координаты X (в рассматриваемом направлении) возможно при такой постановке опыта. Если же функция Р увеличивается, то самопроизвольное изменение х в данном направлении исключено. Возможно самопроизвольное изменение л в обратном направлении. [c.262] При внутреннем равновесии нашей системы внутренняя обобщенная сила Хг превращается в нуль и становится поэтому равной внешней обобщенной силе Хе. Эта же последняя всегда равна нулю по постановке опыта. [c.263] Применение функции С для решения вопросов о направлении процессов и условий равновесия достаточно рассмотреть более кратко. Все важное было объяснено в связи с функцией Р. [c.263] Вернуться к основной статье