О применении термодинамики к неравновесным процессам

Применение термодинамики неравновесных процессов к диффузии растворенного вещества [c.135]

В предыдущих разделах было показано, что ионообменные мембраны представляют собой микрогетерогенные системы, причем для одних типов мембран (гелевые мембраны) фазы выделяются достаточно четко, а для других (мембраны с жестким каркасом и гидрофобные мембраны) можно говорить о фазах лишь достаточно условно. Применение термодинамики неравновесных процессов к микрогетерогенным системам позволяет получить уравнения переноса, по форме совпадающие с соответствующими уравнениями в гомогенной среде [c.160]

Непосредственное применение второго начала классической термодинамики к открытым системам, в которых протекают неравновесные процессы, невозможно. Поэтому термодинамика неравновесных процессов базируется, как и классическая равновесная" термодинамика, на нескольких постулатах. Основными из них являются следующие [c.292]

Рассмотрим кратко применение методов термодинамики неравновесных процессов к химическим реакциям. Как известно, обычная формула второго закона термодинамики имеет вид [c.360]

Метод статистических ансамблей Гиббса нашел применение в области неравновесной статистической механики и неравновесной термодинамики [43]. Процессы переноса в многокомпонентной жидкости, поведение системы частиц с внутренними степенями свободы, релаксационные процессы, химические реакции в однородной среде и многие другие процессы допускают эффективное математическое описание с единых позиций па основе законов сохранения энергии, импульса и числа частиц статистического ансамбля [43—45]. [c.68]

В настоящей книге сначала излагаются общие закономерности термодинамики и их применение к химии, точнее к изучению химических равновесий в классическом плане. Затем рассказывается о статистических методах определения термодинамических функций с использованием результатов квантовой механики. Завершают книгу две главы о растворах и правиле фаз, также составленные в основном классическом аспекте и, наконец, глава о неравновесных процессах. [c.7]

О применении термодинамики к неравновесным процессам [c.308]

Термодинамика необратимых процессов изучает общие закономерности неравновесных процессов самой различной природы. Это интересно не только теоретически, но и в отношении практического применения. [c.128]

Шилов В. Н., Жарких Н. И., Борковская Ю. Б. Теория неравновесных электро-поверхностных явлений в концентрированных дисперсных системах. 1. Применение метода термодинамики необратимых процессов к ячеечной модели концентрированных дисперсий.— Коллоид, журн., 1981, 43, №3, с. 540—545. [c.108]

Конечно, настояш,ие равновесные процессы в действительности идти не могут или, что почти то же самое, протекают бесконечно медленно, так как процесс с конечной скоростью возможен лишь тогда, когда параметр, определяющий состояние системы (например, давление газа), отличается на конечную величину от величины фактора (в рассмотренном примере груза), действующего на эту систему. Тем не менее понятие равновесного процесса является чрезвычайно важным и полезным предельным понятием, подобно понятию об идеальных газах. При применении второго начала термодинамики только для равновесных процессов можно получить уравнения между величинами, характеризующими состояние системы и самый процесс. Прилагая же второе начало к неравновесным процессам, мы получаем неравенства. Однако нередко неравновесные процессы можно с известной степенью приближения считать за равновесные и применять к ним, конечно, с некоторой ошибкой упомянутые уравнения. [c.12]

Термодинамика необратимых процессов (неравновесная термодинамика) представляет несомненный интерес для специалистов в области химии и химической технологии ее принципы могут быть с успехом использованы для решения многих практических задач. Однако до сих пор отсутствует подходящая база для освоения этой важной отрасли знания химиками. Большинство известных монографий [1—8], сборников [9, 10] и обзорных статей [11, 12] по термодинамике необратимых процессов рассчитано в основном на физиков и отчасти на физико-химиков. Что касается литературы по химической термодинамике, то в ней вопросы, относяш,иеся к необратимым процессам, либо совсем не рассматриваются, либо излагаются слишком фрагментарно. Адресуя настоящую книгу химикам и физико-хи-микам, мы надеемся, что она поможет им ближе познакомиться с принципами неравновесной термодинамики и возможностями, которые дает применение термодинамического метода для анализа различных физико-химических процессов. При ее написании мы стремились отобрать и изложить материал так, чтобы читатель смог приобрести некоторую совокупность знаний, открывающую ему доступ к специальной термодинамической литературе. [c.6]

Большинство явлений природы только в первом приближении может рассматриваться как равновесные в действительности же они связаны с неравновесными состояниями и необратимыми изменениями. Поэтому классическая термодинамика, созданная преимущественно для равновесных обратимых процессов, в последнее время дополняется термодинамикой необратимых процессов, и мы нашли необходимым хотя бы в самом общем виде изложить ее сущность и показать применение к интересующим нас явлениям. [c.6]

Первое издание этой книги вышло в 1974 г. Во втором издании по сравнению с первым дано более современное изложение основных законов термодинамики. Так, первый закон применяется в самом начале к многокомпонентным системам, для чего вводится химическая переменная. Некоторые методические изменения введены также в изложение второго закона и его применения. Более подробно рассмотрены фазовые переходы второго рода. В соответствии с пожеланиями несколько расширена и дополнена выкладками последняя глава — о применении термодинамики к неравновесным процессам. [c.4]

В термодинамике используются также второй и третий законы термодинамики, однако они имеют ограниченное применение. Второй закон определяет направление протекания неравновесных процессов и обеспечивает установление условий равновесия систем. Третий закон определяет абсолютную величину энтропии и обеспечивает определение изменения свободной энергии и свободной энтальпии с помощью калорических величин, что имеет важное значение только в химической термодинамике. [c.5]

Это чуждое классической термодинамике расширение области ее приложения достигается при помош и дополнительных постулатов, позволяющих рассматривать неравновесные (стационарные) процессы вблизи от состояний равновесия. В такой форме неравновесная термодинамика является более простой по математическому аппарату, но менее действенной заменой статистической физики и находит широкое и ценное для практики применение к процессам переноса энергии и вещества (теплопроводность, диффузия, электрический ток и др.). Возможности использования термодинамики необратимых процессов для анализа химических явлений до сих пор весьма ограничены. [c.285]

Непосредственное применение второго закона классической термодинамики к открытым системам, в которых протекают неравновесные процессы, встречает ряд трудностей. [c.123]

Подобные исследования были успешно проведены и в отношении активного транспорта протонов с применением уравнений неравновесной термодинамики для двух потоков. Во всех случаях варьирование Х+ позволяет оценить феноменологические коэффициенты и сродство А движущей метаболической реакции. В последнее время успешно применяют подобный формализм для описания процессов фосфорилирования в митохондриях и хлоропластах. Считается общепринятым, что в этих объектах имеется тесное сопряжение между тремя главными процессами, лежащими в основе биоэнергетики клеточных мембран электронный транспорт с окислением субстрата (/о, Ао), фосфорилирование АДФ с образованием АТФ (/р. Ар), транслокация протонов через сопрягающую мембрану (/н Ацн). Ключевую роль играет трансмембранная циркуляция протонов, которая индуцируется переносом электронов и в свою очередь запускает синтез АТФ. Феноменологическое описание системы включает соответственно три уравнения [c.80]

Существование у равновесной системы новой однозначной функции состояния—энтропии 5—выражает второе начало термодинамики для равновесных процессов. Сформулируем теперь второе начало в применении к неравновесным, необратимым процессам. [c.73]

Исследование работы ректификационной колонны, при условии принятия гипотезы идеальной тарелки, основывается на использовании трех фундаментальных законов, а именно, сохранения вещества, сохранения энергии и, наконец, второго закона термодинамики. Применение первых двух законов находит свое практическое выражение в составлении основанных на них уравнений материального и теплового баланса. Второй же закон термодинамики является той основой, которая используется при выводе равновесных соотношений фазового сосуществования парожидких систем, устанавливающих предельные глубины процессов массообмена и энергообмена взаимодействующих неравновесных фаз. [c.68]

Предлагаемая читателю монография представляет восьмую книгу в единой серии работ авторов под общим названием Системный анализ процессов химической технологии , выпускаемых издательством Наука с 1976 г. Семь предыдущих монографий 1. Основы стратегии, 1976 г. 2. Топологический принцип формализации, 1979 г. 3. Статистические методы идентификации объектов химической технологии, 1982 г. 4. Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы, 1983 г. 5. Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов, 1985 г. 6. Применение метода нечетких множеств, 1986 г. 7. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах анализа химических и биохимических систем, 1987 г.) посвящены отдельным вопросам теории системного анализа химико-технологических процессов и его практического применения для решения конкретных задач моделирования, расчета, проектирования и оптимизации технологических процессов, протекающих в гетерогенных средах в условиях сложной неоднородной гидродинамической обстановки. [c.3]

Заключая настоящее сообщение, необходимо отметить, что сложность задач по применению методов кибернетики в химии и химической технологии, биотехнологии и нефтепереработки, требует непрерывного повышения квалификации ученых как в части разработки самих информационно-компьютерных систем с учетом значительного расширения возможностей вычислительной техники, так и в понимании существа процессов на основе новых знаний, таких, как нестационарность гидродинамическая, массообменная, теплообменная, положений неравновесной термодинамики, принципов энерго- и ресурсосбережения. [c.29]

Наконец, третьей задачей является краткий анализ областей приложимости теории строения химических частиц, в частности, квантово-механической теории, с одной стороны, и квантовой статистики, а также классической статистики и термодинамики, с другой стороны. Иными словами, мы ставим задачу проанализировать, какова область вопросов, которые принципиально могут быть решены теорией строения (в том числе квантово-механической теорией строения) и какова область вопросов, которые могут быть решены только с помощью квантовой (или классической) статистики, термодинамики равновесных и неравновесных состояний макротел. Важность этой третьей задачи определяется тем, что в практической работе химик имеет дело, как правило, не с отдельными химическими частицами, а с макротелами и интересуется прежде всего свойствами последних и законами, определяющими их равновесные состояния и процессы их превращений, т. е. неравновесные состояния. Поэтому каждому химику необходимо отдавать себе ясный отчет, какие вопросы строения и свойств макротел принципиально могут быть решены только с помощью теории строения химических частиц, в том числе квантово-механической теории строения, какие вопросы принципиально не могут быть решены с помощью квантовой механики или теории строения вообще и требуют применения квантовой (классической) статистики и термодинамики. К сожалению-, в химической литературе ряд относящихся сюда вопросов часто решается неверно. В частности, среди химиков органиков и неоргаников довольно распространенным является, например взгляд, согласно которому о стабильности (или нестабильности) вещества, т. е. макротела, можно будто бы судить по стабильности или нестабильности характерных для него химических частиц. Однако стабильность или нестабильность химической частицы и стабильность или нестабильность соответствующего вещества [c.9]

Если С. первого типа относительно подробно изучены и их поведение как равновесных систем с хорошим приближением м. б. количественно описано, то для С. второго типа из-за их неравновесности (незавершенности расслоения) количественное описание пока невозможно. Частично их структура исследована лишь качественно благодаря применению электронной микроскопии. Однако остаются недостаточно выясненными многие вопросы, связанные с механизмом генезиса матричной структуры. С точки зрения термодинамики безразлично, по какому пути происходит возникновение и выделение новых фаз из исходного метастабильного р-ра, однако структура образующегося С. во многом зависит именно от направления, какое примет в самом начале этот процесс. При более высоких скоростях роста зародышей фазы, бедной полимером, матрица должна образоваться из фазы высоким содержанием макромолекул. В противном случае непрерывной средой должна оказаться разбавленная низковязкая фаза, а возникновение каркаса явилось бы следствием контактов меж- [c.282]

Для аппарата классической термодинамики — науки, занимающейся анализом только равновесных состояний и равновесных процессов, наибольшее значение имеет принцип существования энтропии и его аналитическое выражение. Принцип возрастания энтропии, отражающий свойства неравновесных, самопроизвольных процессов, имеет более ограниченное применение. Его используют для качественного анализа при рассмотрении вопросов, связанных с работоспособностью и условиями равновесия термодинамических систем. Никаких количественных данных с помощью этого принципа получено быть не может. [c.60]

Предмет химической термодинамики занимает ценфальное место в курсе физической химии, который преподают студентам-химикам в университетах. Существует большое число учебников по данному предмету, которые, к сожалению, зачастую недоступны студентам из-за малых тиражей изданий в последние годы либо из-за ветхости книг, изданных ранее. Кроме того, имеющиеся русскоязычные учебники по химической термодинамике оказались недостаточно адаптированными для студентов — будущих химиков-исследователей и аспирантов, готовящихся работать в современных научно-исследовательских учреждениях материал в изданных учебниках для химиков обычно излагается на чрезмерно упрощенном уровне в них отсутствуют важнейшие разделы, связанные с применением химической термодинамики для описания свойств конденсированной и дисперсной фаз, а также высокореакционноспособных, в том числе каталитических, систем. Более того, в известных курсах химической термодинамики, ориентированных на химиков, вообще отсутствуют разделы, посвященные термодинамике неравновесных процессов, бурно и успешно развивающейся в последние десятилетия. [c.9]

Когда применение методов термодинамики неравновесных процессов (т.е. кинетико-термодинамического анализа) является более предпочтительным, чем применение методов традиционного чисто кинетического описания Почему [c.109]

В соответствии со сказанным настоящая книга разделена на три части — три главы, которые посвящены соответственно теории электрохимических цепей переменного тока, технике измерения электрохимического импеданса и обработке результатов измерений. При подготовке книги авторы отказались от исторического принципа изложения материала и не преследовали цели дать полный обзор опубликованных по затронутым вопросам работ. Задача книги — последовательное изложение современного состояния электрохимии переменного тока. Разумеется, это изложение отражает позицию авторов по затрагиваемым вопросам. Это относится как к существу и способу изложения, так и к отбору материала. В книге систематически используется широко известный в электротехнике метод математического описания гармонических функций — метод комплексных амплитуд. Физическую основу изложения составляют представления термодинамики неравновесных процессов, в особенности соотношения Онза-гера. Кроме того, на протяжении всей первой главы проводится сопоставление импеданспых и термодинамических параметров, что позволяет в принципе ориентироваться па комплексное изучение электрохимических процессов с использованием обоих методов. Наконец, при анализе свойств сложных электрохимических систем широко используется метод эквивалентного многополюсника [37]. Материалы второй главы посвящены наиболее современным измерительным схемам, нашедшим широкое применение для электрохимических исследований. Третья глава содержит изложение методов обработки экспериментальных данных по импедансу применительно к содержанию первой главы. [c.11]

Чтобы справиться с указанной трудностью, Онзагером была редложена термодинамика необратимых процессов, уже со-ержавшая и время, и пространство, и эффекты выделения еплоты трения в необратимых (неравновесных) процессах. Это был революционный шаг принципиальной важности. Однако теория Онзагера по-прежнему имеет в своей основе второй закон классической термодинамики, с помощью которого вводится понятие энтропии, справедливой только для состояния равновесия. Поэтому, строго говоря, применение термодинамики Онзагера ограничивается лишь процессами, бесконечно мало отклоняющимися от состояний равновесия. Это направление получило широкое развитие, особенно в рамках нидерландско-бельгийской школы термодинамика необратимых процессов стала именоваться термодинамикой неравновесных процессов, но фундамент ее не претерпел изменений. [c.4]

Рассмотрение процессов открытого испарения в гетероазеотропных системах выполнено в [58, 591. Мы не имели возможности остановиться на ряде других интересных исследований. В частности, в серии работ Жарова и Первухина [60, 61 ] на основании топологических закономерностей изучена структура диаграмм равновесия жидкость—пар в системах с химическим взаимодействием компонентов, рассмотрены вопросы термодинамики фазовых процессов в химически неравновесных системах. Исследованию равновесий жидкость—пар в тройных системах с интенсивным химическим взаимодействием в паре посвящены работы Маркузина и Ярым-Агаева (например, [61, 621). На применении процессов открытого испарения при экспериментальном изучении равновесий жидкость—пар мы остановимся в гл. V. [c.91]

Из сказанного следует, что поскольку импедансные коэффициенты в приложении к электрохимической системе представляют собой характеристические параметры процессов, протекаюпщх в этой системе при малых отклонениях от равновесия, применение представлений неравновесной термодинамики является в данном случае совершенно обоснованным. Что касается рассмотрения уравнений типа (8.9) или (8.10) как уравнений передачи электрических многополюсников, то такой подход представляет собой формальный прием и имеет смысл, главным образом, для целей на- [c.35]

Применение аппарата неравновесной термодинамики в полном объеме для количественного описания интересующего исследователя мембранного процесса часто дает избыточную информацию. Полезными приближениями в этих случаях являются уравнения Шлёгля и. Нернста-Планка. Уравнение Нернста-Планка получило очень широкое распространение оно используется почти во всех работах, содержащих теоретический анализ явлений переноса в мембранах. Естественно, что очень важным при этом должно быть знание теоретической базы, из которой вытекает это уравнение, области его применимости и путей его обобщения. [c.131]

Первый случай не специфичен для коллоидов, так как аналогичен фазовым переходам в молекулярных растворах. Его разновидностям, приводящим к образованию периодических структур, посвящена прекрасная монография Ефремова. Поэтому мы не включили этот случай в книгу. В ней рассмотрен почти исключительно третий случай. Это объясняется тем, что второй случай, например старение золей, отвечает процессам, представляющим несравненно меньший практический интерес вследствие обычно медленного протекания, и несравненно меньший теоретический интерес вследствие простоты механизма и его трактовки. Наоборот, устойчивость коллоидов, связанная с резко замедленной коагуляцией, имеет разнообразные практические применения большого значения, и ее теория породила целую область фундаментальных разработок. Эти разработки связаны с изучением свойств тонких прослоек и действующих в них сил. Можно сказать, что исследования коагуляционной устойчивости коллоидов способствовали созданию новой науки - науки о поверхностных силах и их проявлениях в свойствах тонЙЭВБДр молекулярных слоев. В свою очередь изыскания в этой Н(в( й6М ВМЯ№ Знания дали вклад и в смежные науки учения о молекулярнБй в %( ки их кристаллах, электрохимию, теорию массопереноса, некогорьИ ШДеш неравновесной термодинамики, биофизику, гидротехнику и почвоведение, учение о земной коре. Поэтому было естественно объединить в одной книге проблему устойчивости коллоидов и тонких пленок. [c.3]

Результаты проведенных расчетов А позволяют обсудить вопрос о связи скорости химической реакции с химическим сродством. Этот вопрос представляет интерес в связи с известной задачей неравновесной термодинамики.о термодинамических уравнениях движения. Последние, как известно, устанавливают связь между по-токаии и силами и щ>едставляют основу для вывода ди ференци-альных уравнений процессов релаксации. В применении к задачам химической кинетики термодинамические уравнения движения выражают взаимосвязь между скоростью химической реакции и величиной химического сродства А, причш в случае одной реакции эта взаимосвязь имеет вид [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология