ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Необходимые сведения из термодинамики из "Физико-химические основы жидкостной экстракции" Основными законами термодинамики являются закон сохранения энергии (первый закон) и закон возрастания энтропии (второй закон). [c.7] Рассмотрим изолированную (замкнутую) систему, не взаимодействующую с окружающей средой. Замкнутая система в основном находится в состоянии термодинамического равновесия, при котором температура и давление во всей системе постоянны. Если самопроизвольно вследствие флюктуации, система перейдет в другое, неравновесное состояние, то через короткий промежуток времени, называемый временем релаксации, система вернется в первоначальное равновесное состояние. Самопроизвольный переход системы из любого неравновесного состояния в равновесное является переходом из менее вероятного состояния в более вероятное. [c.7] Неравенство (1.2)—одна из формулировок второго закона термодинамики. Оно справедливо не только для замкнутых, но и для теплоизолированных систем. [c.8] Переход системы из неравновесного состояния в равновесное, сопровождаемый возрастанием энтропии, является необратимым процессом. Примерами могут служить процессы молекулярного теплопереноса (теплопроводность) и диффузии. [c.8] Процессы, при которых энтропия замкнутой системы не изменяется, являются обратимыми. При обратимых процессах, сопровождающихся изменением внешних параметров, подсистема последовательно проходит ряд равновесных состояний. Поэтому обратимые процессы называются также квазистационарными или квазистатическими. Процесс обратим лишь в том случае, когда скорость изменения внешних параметров, определяющих состояние системы (например ее объема), достаточно мала (время протекания процесса должно быть много больше времени релаксации системы). К обратимым процессам относятся адиабатический (теплоизолированная система), изобарический (при постоянном давлении) и изотермический (при постоянной температуре) процессы. [c.8] Выражение (1.3) положено в основу определения энтропии в феноменологической термодинамике. [c.8] Неравенство (1.6) является математической формулировкой объединенных первого и второго законов термодинамики. [c.8] Макроскопическое состояние системы характеризуется ограниченным количеством термодинамических величин, называемых термодинамическими функциями. [c.9] В дальнейшем будем пользоваться понятием максимальная работа. [c.9] Предположим, что подсистема не находится в равновесии со средой. Если она приходит в состояние равновесия необратимо, то никакой работы при этом не совершается и энтропия всей системы (подсистемы и среды) увеличивается. При наличии внешних сил, препятствующих самопроизвольному протеканию процесса релаксации, система при переходе в равновесное состояние совершает работу. Работа эта будет максимальной в том случае, когда переход в состояние равновесия совершается обратимо (S = onst). [c.9] Обозначим через Го, So, ро, Vo и Т, S, р, V температуру, энтропию, давление и объем среды и подсистемы соответственно и через Лтах — максимальную работу. [c.9] Согласно теореме Нернста (называемой также третьим законом термодинамики) 5о=0. В отличие от первых двух законов термодинамики теорема Нернста не является общим законом и в ряде случаев не выполняется [1]. [c.11] До сих пор мы рассматривали закрытые системы, т. е. системы, в которых не происходит обмен частицами. Для ряда широко встречающихся процессов, как например, при фазовых и химических превращениях обмен частицами является основным. [c.11] Дифференцируя равенство (1.33), получим =[х = /(/ . Г). [c.12] Соответственно в состоянии равновесия при указанных условиях й имеет минимальное значение. [c.12] Последнее условие не является обязательным. При наличии поверхностных сил взаимодействия [см. формулу (1.54)] давления в равновесных фазах могут быть различными. [c.13] Для систем с различными частицами все термодинамические величины в состоянии равновесия полностью определяются значениями температуры давления и концентрациями независимых компонентов. Независимыми компонентами называются все компоненты, концентрации которых не связаны какими-либо условиями, например, стехиометрическими соотнощениями при химических реакциях [4]. [c.13] Химические потенциалы равенства (1.44) являются функциями не только температуры и давления, но и концентраций компонентов. [c.13] Равенство температур и давлений в равновесных фазах уже гено в уравне наковых Тир. [c.13] Вернуться к основной статье