Термодинамическая возможность и движущая сила процесса

Таким образом, существует ряд областей протекания процесса, в которых лимитирующей стадией является либо процесс теплоотвода, либо процесс подвода исходных веществ, участвующих в реакции, либо отвод продуктов реакции, либо само химическое взаимодействие. В сложных системах может быть большое разнообразие элементарных процессов и соответственно возможно существование большой группы областей протекания суммарного процесса, в том числе и такой области, в которой скорость возрастания энтропии определяется гидродинамическими процессами, когда термодинамическая движущая сила пропорциональна градиенту плотности пли градиенту давления. [c.18]

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ВОЗМОЖНОСТЬ И ДВИЖУЩАЯ СИЛА ПРОЦЕССА [c.265]

Механизм процесса и структура вещества термодинамикой не рассматриваются [7]. Термодинамический анализ, определяя движущую силу процесса, дает возможность указать только направление последнего. Вместе с тем могущество термодинамического метода состоит в том, что он позволяет получить основные закономерности квазистатических процессов, не вскрывая их молекулярного механизма [139]. Для нахождения скорости протекания этих процессов надо знать и величину сопротивления, что связано с рассмотрением нх механизма. [c.19]

Следует сделать еще одно замечание общего характера. Течение всякого химического или физического процесса и скорость его определяются соотношением между действием двух факторов той или другой движущей силы процесса (например, разности температур в процессах перехода теплоты) и внутреннего или внешнего сопротивления системы протеканию процесса. От этого сопротивления зависит скорость процесса. В термодинамике не рассматривается вопрос об этом сопротивлении. В соответствии с этим термодинамический метод исследования не дает возможности определить, будет ли процесс протекать в действительности и с какой именно скоростью. Он дает ответ лишь на вопрос, возможен ли данный процесс при отсутствии сопротивлений ему. Так, например, мы заключили выше, что переход теплоты может [c.135]

Роль термодинамики при изучении коррозионных процессов этим не исчерпывается. Термодинамические потенциалы могут быть использованы для количественной оценки движущих сил физико-химических, в том числ и коррозионных процессов, а также для расчета скоростей этих процессов в случаях, когда имеется возможность расчета не только движущих, но и тормозящих сил процессов. [c.13]

Другая ситуация наблюдается при обратимых реакциях, протекающих с увеличением общего числа молей (Aч B-f 2). В этом случае термодинамические и кинетические факторы действуют в разных направлениях, аналогично влиянию температуры на обратимые экзотермические реакции. Действительно, для таких процессов с повышением парциального давления исходного реагента увеличивается скорость прямой реакции, но снижается равновесная степень конверсии, от которой зависят движущая сила процесса и возможность достижения высокой степени конверсии. [c.323]

Хотя при расчете абсорбционной колонны или другого массообменного аппарата основным фактором является скорость массопередачи, необходимы также уравнения материального и теплового балансов. Производительность колонны определяет ее диаметр, который рассчитывают по допустимым скоростям фаз в колонне. С помощью термодинамических закономерностей можно рассчитать условия фазного равновесия, которые определяют возможные значения движущей силы процесса. [c.444]

Часто полагают, что движущей силой диффузии является градиент концентрации. Однако перемещение, вызванное градиентом концентрации и приводящее к постепенной гомогенизации системы, не исчерпывает все возможные проявления этого сложного процесса. Весьма часто при диффузии происходит не выравнивание концентраций, а, наоборот, дальнейшее разделение компонентов системы. Поэтому более правильно считать, что движущей силой диффузии является разность термодинамических потенциалов, и перенос вещества путем диффузии сопровождается понижением свободной энергии системы. Выравнивание термодинамических потенциалов и приближение к термодинамическому равновесию достигается за счет теплового движения атомов (молекул). Термодинамический потенциал можно разложить на энергетическую и энтропийную составляющие. Механизм диффузии зависит от соотношения этих составляющих. В некоторых случаях внутренняя энергия системы при диффузии не изменяется, и энергетической составляющей можно пренебречь. Тогда движение молекул подчиняется вероятностным законам. Этот вид диффузии носит название неспецифической [26 149 150 151, с. 353 152]. [c.126]

Термодинамические потенциалы, кроме того, могут быть использованы для количественной оценки движущих сил химических или электрохимических, в том числе и коррозионных процессов, а также для расчета скоростей этих процессов в случаях, когда имеется возможность расчета не только движущей силы, но и торможения процесса, так как скорость коррозионного процесса может быть представлена в общем виде с помощью уравнения [c.11]

Определение термодинамической возможности и движущей силы электрохимического коррозионного процесса сводится к расчету и сопоставлению значений (1/ )обр и (Ул<г)обр (см. с. 331), [c.265]

Второе начало термодинамики позволяет сформулировать отдельные положения, которые указывают пути исследований по созданию энергетически оптимальных схем. К ним относятся использование тепла экзотермических реакций для обеспечения системы энергией использование внутренней движущей силы для ведения процесса (примером может служить установка по разделению воздуха и использование эффекта Джоуля—Томпсона) использование тепла на уровне его получения и ведение процесса при температуре, по возможности близкой к температуре окружающей среды (в этой связи следует заметить, что тепловой насос термодинамически неэффективен, так как создает большой градиент температур). [c.488]

Желаемые каталитические свойства преимущественно связаны с селективностью и стойкостью к отравлению серой. Первоначально активность не должна иметь первостепенного значения. При первом рассмотрении главная проблема оптимизации селективности в непрерывных процессах связана с необходимостью регулирования распределения продуктов. Как показывают данные, представленные в табл. 19-1, для синтеза углеводородов характерна тенденция к получению широкого группового состава продуктов с отчетливо выраженным пиком для метана. Углеводороды с числом атомов углерода более двух имеют узкий максимум от С4 до Сз или пологий максимум, простирающийся от Сз до С16. Полученные углеводороды, в основном нормальные парафины или а-олефины, мало пригодны в качестве моторного топлива вследствие их низкого октанового числа. Термодинамически возможно получение таких высокооктановых углеводородов как изопарафины или ароматические соединения, но не существует специальной движущей силы для их синтеза. Селективность катализатора зависит от кинетики процесса и является регулирующим фактором при получении специфичных химикатов. [c.268]

Все термодинамические процессы характеризуются собственными значениями скорости и движущей силы. Однако если в системе одновременно протекает несколько термодинамических процессов, процессы могут взаимодействовать друг с другом. В результате скорость каждого из них, иными словами, поток каждого термодинамического параметра будет зависеть не только от своей термодинамической силы, но и от движущих сил всех других процессов, происходящих в системе. Данное заключение о возможности взаимовлияния и, следовательно, взаимодействия различных необратимых термодинамических процессов является принципиальным для термодинамики неравновесных процессов. В частности, ею многих случаях оно позволяет достаточно корректно описывать сложные и/или трудно интерпретируемые другим способом явления. [c.323]

Для большинства химических реакций силикатной технологии наблюдается сложный многостадийный процесс, трудно поддающийся изучению методами классической термодинамики. Кроме того, конкретный выход продуктов и возможность или невозможность практического осуществления процессов определяется еще и кинетическими факторами. Поэтому принципиальная возможность осуществления процесса, предсказываемая термодинамикой, не всегда реализуется в действительности вследствие влияния кинетических факторов. Таким образом, термодинамические потенциалы могут использоваться для количественной оценки лишь одной стороны явления — меры его движущих сил. [c.238]

Таким образом, термодинамика дает не только сведения о возможности или невозможности протекания коррозионного процесса, но и количественную оценку его движущих сил. Суждение о степени термодинамической нестабильности различных металлов в растворах электролитов, т. е. суждение о возможности или невозможности протекания электрохимической коррозии металла может быть приближенно сделано также по величине стандартного электродного потенциала металлов [7] (см. табл. 2). [c.14]

Основы физической и коллоидной химии позволяют заложить фундамент развития качественных и количественных представлений об окружающем мире. Эти знания необходимы для дальнейшего изучения таких специальных дисциплин, как агрохимия, почвоведение, агрономия, физиология растений и животных и др. Современное состояние науки характеризуется рассмотрением основных физико-химических процессов на атомно-молекулярном уровне. Здесь главенствующую роль играют термодинамические и кинетические аспекты сложных физико-химических взаимодействий, определяющих в конечном счете направление химических превращений. Выявление закономерностей протекания химических реакций в свою очередь подводит к возможности управления этими реакциями при решении как научных, так и технологических задач. Роль каталитических (ферментативных) и фотохимических процессов в развитии и жизни растений и организмов чрезвычайно велика. Большинство технологических процессов также осуществляется с применением катализа. Поэтому изучение основ катализа и фотохимии необходимо для последующего правильного подхода к процессам, происходящим в природе, и четкого определения движущих сил этих процессов и влияния на них внешних факторов. Перенос энергии часто осуществляется с возникновением, передачей и изменением значений заряда частиц. Для понимания этой стороны сложных превращений необходимо знание электрохимических процессов. Зарождение жизни на Земле и ее развитие невозможно без участия растворов, представляющих собой ту необходимую среду, где облегчается переход от простого к сложному и создаются благоприятные условия для осуществления реакций, особенно успешно протекающих на разделе двух фаз. [c.379]

Однако термодинамическим расчетом нельзя определить скорость процесса, а значит и практическую возможность его осуществления, так как для этого кроме движущей силы надо знать еще сопротивление, что уже связано с рассмотрением самого механизма процесса. [c.71]

Следует также иметь в виду, что нахождение в области коррозии на этой диаграмме является указанием, что металл термодинамически неустойчив и может корродировать,, но еще ничего не говорит об установлении реальных скоростей коррозионного процесса. Оценка термодинамической возможности или невозможности коррозионного процесса, т. е. определение движущих сил коррозионного процесса не позволяет еще сделать количественного суждения о реально устанавливающихся скоростях коррозии. С термодинамической точки зрения больщинство конструкционных металлов находится в нестабильном состоянии, однако в некоторых условиях скорость их коррозионного процесса вследствие наличия тормозящих факторов может быть столь мала, что их можно рассматривать как практически вполне устойчивые и эксплуатировать почти неограниченное время. [c.19]

Таким образом, термодинамика дает исчерпывающие сведения о возможности или невозможности протекания коррозионного процесса в данных условиях. На основании термодинамических расчетов по уменьшению свободной энергии коррозионного процесса или для электрохимической коррозии по значению э. д. с. коррозионного процесса можно также количественно оценить движущую силу коррозионного процесса. [c.11]

Термодинамические потенциалы представляют собой те движущие силы, которые заставляют каждый процесс осуществляться в направлении конечного состояния его равновесия. Термодинамика, следовательно, определяет возможность или невозможность протекания какой-либо реакции. [c.335]

Процессы диффузии определяют, например, образование зародышей, рост кристаллов, образование осадков, фазовые превращения в твердых телах, процессы спекания и протекание твердофазных реакций. При разрушении материалов (например, вследствие образования окалины или коррозии) явления диффузии также играют существенную роль. Стойкость различных материалов при повышенных температурах и в присутствии реакционноспособных газов (О2, Н2О) зависит в значительной степени от диффузии этих газов в основное кристаллическое вещество. Причины диффузии, т.е. ее движущие силы, можно объяснить законами термодинамики. Процессы диффузии возможны, если при этом уменьшается свободная энергия системы или повышается энтропия. Так как диффузионные процессы связаны с повышением энтропии, они необратимы (см. 6.3.1). Если система находится в равновесии, т.е. энтропия максимальна, то диффузия не может происходить самопроизвольно. Таким образом, процессы диффузии всегда происходят при отклонении от термодинамического равновесия. [c.232]

Возможно образование различных я-аллильных комплексов, включая трансаннулярные. Следует отметить, что хотя термодинамически наиболее устойчив циклооктадиен-1,3, движущей силой перегруппировки является стабильность комплекса-1,5. Комплекс диена-1,4, по-видимому, не является промежуточным соединением, так как предполагается, что процесс последовательного отщепления — присоединения гидрид-иона охватывает не все положения молекулы. [c.49]

Поэтому исключительно важным является снижение энергетических затрат в процессах ректификации. Для этого имеются большие возможности, связанные с тем, что в обычных установках, рассмотренных выше, весьма велики термодинамические потери, которые обусловлены термодинамической необратимостью процессов. Основная часть термодинамических потерь в колонне связана с про теканием массообмена при больших движущих силах в средних зонах укрепляющей и исчерпывающей секций. [c.367]

Таким образом, для односещионных колонн, продукты которых содержат все компоненты разделяемой смеси, фигуративные точки продуктов лежат на прямой, проходяш,ей через равновесную ноду жидкой фазы питания. Линейная зависимость концентраций компонентов в продуктах разделения от флегмового числа Н (или от парового числа 5) вытекает непосредственно из уравнений ( .1) — (У.2) при х 1в=Х1р (или х т = = Х1р). Таким образом, возможность осуществления процесса адиабатической ректификации идеальной смеси при наличии всех компонентов в продукте с сохранением одной зоны постоянных концентраций в секции б районе иитаппя при составе Х 1=Х1Р вытекает из сопоставления с процессом обратимой ректификации. Такой процесс адиабатической ректификации возможен, поскольку во всех сечениях колонны, кроме сечения питания, потоки пара и жидкости больше, чем в обратимом процессе с тем же составом продукта, т. е. движущая сила процесса ректификации (разность между равновесными и рабочими концентрациями) больше нуля. С другой стороны, инвариантность состава в зоне постоянных концентраций по отношению к флегмовому числу при рассматриваемых режимах (Х = Х1р) вытекает из принципа максимальной работы (энтропии) разделения при заданных энергозатратах. Если допустить, что Х1 фХ1Р, то возникнет термодинамическая необратимость при смешении потока питания с внутренними потоками колонны и работа разделения уменьшится. [c.153]

В процессе флотации происходит сближение частиц минералов и пузырька, адгезия ластиц к пузырьку и образование краевого угла. По мере увеличения времени контакта частицы с пузырьком образуется равновесный слой жидкости между соприкасающимися фазами. Итак, основной и определяющей стадией флотационного процесса является адгезия твердых минеральных частиц к пузырьку воздуха. Рассмотрим эту стадию, исходя из термодинамических представлений. Известно, что термодинамика в состоянии определить движущую силу процесса в направлении уменьшения свободной энергии системы до равновесного значения, соответствующего минимуму свободной энергии. Указав на возможные направления процесса, термодинамика, однако, не вскрывает механизма и скорости (кинетику) самого процесса. [c.289]

Для большинства химических реакций сиаикатной технологии мы наблюдаем сложный многостадийный процесс протекания, трудно поддающийся изучению известными методами классической термодинамики. Безусловно, эти вопросы можно решать с помощью законов термодинамики необратимых процессов [38, 41, 74, 107], в уравнения которой входит фактор времени, но математический аппарат термодинамики необратимых процессов, как указано выше, из-за отсутствия соответствующих данных еще не позволяет во всех случаях довести результаты вычислений до количественных выводов. В связи с этим проанализируем возможность использования принципов классической термодинамики для изучения метастабильных и необратимых процессов. Для химических процессов, представляющих совокупность химических и фазовых превращений, массо-и теплопередачи, термодинамические потенциалы в качестве меры движущих сил процесса должны иметь решающее значение в определении его относительной скорости [44]. [c.54]

I. Вид уравнений Фика показывает, что поток диффузии направлен в сторону меньшей концентрации. Это справедливо, если диффузия идет в двухкомпонентной системе, состоящей, например, нз соли в воде или иода в бензоле. Однако в трехкомпонентной системе, например, вода — бензол — иод, диффузия иода направлена в сторону большей концентрации. В термодинамической теории необратимых процессов такая возможность вытекает из выражения обобщенной движущей силы диффузии через градиент химического потенциала. Из постулатов Онзагера (которых мы здесь разбирать не будем) следует, что перенос в этом и подобных случаях определяется несколькими коэффициентами диффузии, которые могут быть положительными и отрицательными. [c.181]

В классической механике возможность проведения существенных обобщений открывает переход к статистической физике. Анагюгично, при анализе химических превращений роль статистической физики играет термодинамика, которая благодаря выявлению движущих сил этих превращений позволяет делать общие выводы о направлении эволюционных изменений в сложной химической системе без знания конкретного механизма процесса. Поэтому использование приемов термодинамики неравновесных процессов позволяет проводить эффективный совместный кинетико-термодинамический анализ протекания многих сложных химических процессов, трудно осуществляемый иными методами. [c.292]

Термодинамические способы расчета идеальных моделей горных пород можно выполнить с помощью классической, равновесной термодинамики, квазитермодинамики и неравновесной термодинамики. Способы равновесной термодинамики позволяют получить общие представления о физических первопричинах равновесия, провести классификацию моделей. Квазитермодинамика дает возможность рассматривать мгновенное состояние системы, близкое к состоянию равновесия, позволяет изучать только изотермические процессы без учета потока частиц. С помощью квазитермодинамики можно получить более точные характеристики горных пород. Наиболее полно количественно описать петрофизические модели можно при использовании для расчетов метода, базирующегося на законах термодинамики необратимых процессов, которые описывают открытые системы. Так или иначе все горные породы на протяжении своего существования являются системами открытыми, т. е. способными обмениваться с окружающей средой различными видами энергии. Этот обмен осуществляется в виде потока. Потоки электричества, тепла, радиоактивных частиц и т. п. вызываются соответствующими движущими силами — градиентами потенциала, температуры, концентрации и пр. При использовании термодинамики необратимых процессов в обычные формальные построения в явном виде вводится новый фактор — время. [c.35]

С первого взгляда кажется, что описание кристаллизации из расплава проще, чем описание кристаллизации из раствора (разд. 6.2), поскольку в этом случае термодинамическая движущая сила должна оставаться постоянной в течение всего процесса кристаллизации. Даже в смесях, содержащих макромолекулы различнь к молекулярных весов, изменения в температуре плавления и в химическом потенциале расплава с изменением его состава в результате сегрегации являются малыми до тех пор, пока образец не содержит действительно низкомолекулярных фракций - ниже 10 (обратите, однако, внимание на большое влияние молекулярного веса на скорость роста разд. 6.1.5). Проблема расчета термодинамической движущей силы связана с определением равновесной температуры плавления (гл. 8 т. 3). Равновесные температуры плавления обычно экспериментально определить не удается, так как образующиеся в нормальных условиях кристаллы метастабильны (гл., 9 т. 3). Из-за малых размеров кристаллов публикуемые значения температур плавления часто слишком занижены. В то же время в связи с возможным не-учетом перегрева вероятны и слишком высокие значения температур плавления. Неопределенность в значениях температур плавления может достигать 5—20°С. Естественно, что это существенно влияет на другие переменные параметры в общем уравнении для роста кристаллов [см., например, уравнение (72)]. Часто значения равновесных температур плавления Т° определяют методом подбо- [c.272]

В предыдущей главе были изложены результаты исследований термодинамических условий, при которых возможны процессы графитообразования в твердой фазе. Однако остаются открытыми вопросы о том, будут ли наблюдаться в действительности указанные превращения в углеродистых телах при этих условиях и каковы скорости течения этих процессов. Термодинамические расчеты не дают ответа на эти вопросы. Отрицательные значения приращения термодинамического потенциала Гиббса указывают лишь на движущую силу и возможное направление тече- [c.181]

В экспериментальных исследованиях все еще остаются непреодолец ными трудности контроля и управления процессами свертывания, выделения промежуточных метастабильных продуктов и идентификации их структур. В настоящее время лишь для бычьего панкреатического трипсинового ингибитора (БПТИ) достаточно полно и на высоком экспериментальном уровне изучен процесс свертывания белковой цепи в условиях in vitro. Исследование БПТИ, проведенное Т. Крейтоном [7], относится к самым значительным и глубоким разработкам проблемы ренатурации на фоне аналогичных по направленности экспериментальных исследований других белков. Однако интерпретация опытных данных и здесь носит противоречивый характер и базируется на равновесной термодинамике, в принципе исключающей раскрытие физической сущности ренатурации -явления сугубо неравновесного [25, 26]. Вопрос о движущих силах спонтанного механизма сборки белка даже не обсуждается. Тем не менее благодаря исследованию Крейтона возникла уникальная, качественно новая ситуация, при которой впервые появилась возможность всесторонне проанализировать огромный экспериментальный материал о свертывании белковой цепи БПТИ со строгих теоретических позиций бифуркационной термодинамической модели (см. разд. 2.1), физической теории структурной организации белка (см. разд. 2.2) и результатов априбрного расчета трехмерной структуры БПТИ (см. разд. 16.1 и 16.2). Цель такого совместного рассмотрения конкретных опытных и теоретических данных состоит в получении ответов на следующие вопросы. [c.472]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология