Изменение внутренней энергии в макроскопическом процессе

Следует отметить, что первый закон термодинамики не дает возможности найти полное значение внутренней энергии системы в каком-либо состоянии, так как уравнения, выражающие первый закон, приводят к вычислению только изменения энергии системы в различных процессах. Точно так же нельзя непосредственно измерить изменения внутренней энергии в макроскопических процессах можно лишь вычислить эти изменения с помощью уравнения (I, 26), учитывая измеримые величины—теплоту и работу данного процесса. [c.33]

Опыт показывает, что в макроскопических системах изменение энергии наблюдается в форме теплообмена и в виде работы различного рода. При этом оказывается, что алгебраическая сумма теплоты и работы при различных способах перехода из одного состояния в другое сохраняет постоянную величину, а в циклическом процессе она равна нулю. На основании таких экспериментальных фактов в первом законе термодинамики постулируется связь этой суммы с изменением внутренней энергии системы — функции, зависящей только от состояния системы. [c.26]

Изменение внутренней энергии в макроскопическом процессе [c.185]

Макроскопический процесс может сопровождаться изменением внутренней энергии системы. При этом выполняется закон сохранения энергии, т. е. чтобы увеличить внутреннюю энергию, нужно сообщить системе дополнительную энергию из окружающей среды, чтобы уменьшить внутреннюю энергию, нужно отвести избыточную энергию в окружающую среду. Отвод и подачу энергии можно осуществить двумя принципиально отличающимися способами. [c.212]

График профиля скорости (рис. 3-6) позволяет выявить несколько областей, на которые можно разделить течение в канале. В рассматриваемом частном случае течения в круглой трубе основные изменения скорости происходят в области, занимающей менее 15% радиуса трубы (потока). Размер области, непосредственно прилегающей к стенке, на рисунке дан в увеличенном масштабе. В действительности же толщина областей 1 и 2 составляет лишь очень малую часть радиуса - порядка 1% и менее. Несмотря на малую толщину, эти внутренние слои существенно влияют на весь поток, так как значительная доля изменения скорости происходит именно в них. При этом резко меняются условия протекания многих химико-технологических процессов, поскольку высокоскоростной макроскопический перенос субстанции в ядре турбулентного потока (из-за интенсивного перемешивания частиц жидкости по сечению потока) уступает место, как правило, довольно медленному молекулярному переносу в пристеночных слоях. На рис. 3-6 стенка трубы схематически изображена гладкой в действительности же поверхность обычно имеет неровности (шероховатость), высота которых сравнима с толщиной внутренних слоев. Как показано ниже, это обстоятельство значительно влияет на затрату энергии для создания необходимой скорости движения потока. [c.44]

Основу структурной организации живого составляют макромолекулы, прежде всего важнейшие биополимеры — белки и нуклеиновые кислоты. Специфика полимерных молекул в отличие от малых молекул определяется большим числом однотипных звеньев (мономеры), связанных в линейную цепь. Тепловое движение входяш их в полимерную цепь атомов и атомных групп, повороты и враш ение их вокруг единичных связей обусловливают большое число внутренних степеней свободы макромолекулы. Это заставляет рассматривать макромолекулы как макроскопическую систему, статистический характер поведения которой проявляется в наличии средних значений таких параметров, как размеры, форма, степень, свернутости макромолекулы. Вместе с тем суш ествуюш ие между атомами химические связи и взаимодействии ближнего и дальнего порядка накладывают определенные ограничения на число возможных конформаций макромолекул. Изменение конформации биополимеров, происходяш ие в процессах клеточного метаболизма и трансформации энергии, также носят вполне определенный характер и отражают внутримолекулярную динамическую организацию биополимеров. Таким образом, своеобразие биологической макромолекулы как физического объекта заключается в тесном сочетании статистических и детерминистских (механических) особенностей ее поведения с одной стороны, большое число взаимодействуюш их атомов и внутримолекулярных степеней свободы и, как следствие, возможность осуш ествления огромного числа разных конформаций, с другой — определенный химический характер и конформационные изменения при функционировании биополимеров. [c.168]

Макроскопический процесс может сопровождаться изменением внутренней энергии системы. При этом должен выполнйться закон сохранения энергии, т. е. для увеличения внутренней энергии нужно [c.185]

Параметрами состояния называются физические величины, характеризующие макроскопические свойства среды,— плотность, давление, температуру, объем. Они, как правило, связаны уравнением состояния (например, для идеального газа, это уравнение (1.21)), потому для определения макроскопического состояния достаточно задавать не все параметры состояния, а лишь некоторые из них. Функциями состояния называются такие физические характеристики, изменение которых нри переходе системы из одного состояния в другое зависит лишь от параметров состояния (начального и конечного), а не от пути перехода (т. е. особенностей кинетики процесса). Функции состояния, посредством котбрых (или их производных) могут быть в явном виде выражены термодинамические свойства системы, называются характеристическими. Важнейшими из них являются внутренняя энергия и, энтальпия Н, энтропия 8, равновесная свободная энергия (или потенциал) Гиббса О, равновесная свободная энергия (или потенциал) Гельмгольца Р. Если же значение функции за- [c.22]

Внешнее поле электрическое, магнитное, переменное, постоянное оказывает сильное и многообразное воздействие и на проводники, и на диэлектрики. Молекулы поляризуются, возникают или усиливаются дипольные моменты, деформируется структура молекул, понижается число симметрии, изменяются длины связей и углы между ними, происходит, как сказано выше, возбуждение внутренних степеней свободы. На макроскопическом уровне это означает более или менее сильное изменение энтропии, теплоемкости, внутренней энергии, приведенного термодинамического потенциала веш,ества, а значит, смегцение равновесия в химически активной системе. Ноле активно взаимодействует со всеми заряженными компонентами и газофазных, и гетерофазных, и жидкостных систем, вызывая в них иногда ожидаемые, иногда неожиданные изменения. Изменения в системах, находящихся в плазменном или близком к нему состоянии, рассмотрены в [2-5]. В данной главе мы намереваемся проанализировать другой класс процессов, основанных на эндоэнергетических химических реакциях в конденсированной фазе, протекающих в электромагнитных полях различного частотного диапазона. [c.326]

Из приведенных уравнений следует, что в зависимости от того, какие величины остаются постоянными, химический потенциал представляет собой парциальную молярную внутреннюю энергию, энтальпию или свободную энергию. Поскольку химические процессы в живых клетках и в большинстве экспериментальных систем in vitro протекают при постоянной температуре и при постоянном давлении, наиболее полезным является определение химического потенциала как парциальной молярной свободной энергии. Мы можем рассматривать химический потенциал либо как фактор интенсивности химической энергии, как это указано в табл. 1.3, либо как скорость, что следует из уравнений (3.4) и (3.5). Оба представления важны в равной степени. Для макроскопического изменения имеем [c.127]

Это предположение, необходимое для дальнейшего рассмотрения, выполняется не совсем точно. Здесь и далее рассматривается поведение отдельной молекулярной цепочки, на которую действуют силы, растягивающие цепочку, приложенные к ее концам и действующие в разные стороны вдоль проходящей через концы прямой. Высокоэластическая деформация обуславливается при этом процессом перехода тех звеньев, которые ранее находились в ч с-положе-нии (или в гош-положении, положение 1 рис. 1.2) в Гуоаис-положение. Однако, хак показано Бреслером и Френкелем [5], т уэакс-конфигурация алифатической цепи энергетически более выгодна, в связи с чем точка М на рис. 1.2 должна иметь более низкий энергетический уровень. Макроскопически это должно привадить к убыванию внутренней энергии каучука и по мере вытяжки молекулярных цепей (а следовательно, и при вытяжке ленты каучука). Изменение величины и в зависимости от степени вытяжки каучука изучалось Бартеневым в теоретическом [6] и экспериментальном [7] аспектах. Им установлено, что величина и при вытяжке каучука действительно снижается. Однако это снижение при вытяжке до 350% совершенно ничтожно. В связи с этими результатами, а также с тем, что разность энергетических уровней в точках К и Л1 (рис, 1.2) ничтожна по сравнению с высотой энергетического барьера, предложенная гипотеза представляется обоснованной. [c.10]