Состояние равновесия. Обратимые и необратимые превращения

Когда в системе проходит необратимая реакция, степень превращения может изменяться в пределах 0< а< 1. В случае обратимых реакций максимальная степень превращения получается, когда система достигает состояния химического равновесия, т. е. [c.236]

Многие химические реакции иротекают так, что взятые вещества целиком превращаются при данных условиях в конечные продукты реакции, т. е. процесс идет до конца. Такие реакции получили название необратимых. Однако при очень многих химических превращениях взаимодействующие вещества не расходуются полностью на образование продуктов реакции. В этом случае продукты реакции взаимодействуют между собой и дают исходные вещества. Эти реакции называются обратимыми. В начале химического процесса имеет место только прямая реакция, т. е. происходит образование продуктов реакции. По мере же увеличения количества этих продуктов начинается обратная реакция с образованием исходных реагирующих веществ, которая все ускоряется. Через некоторое время наступит, наконец, такое состояние, когда скорости прямой и обратной реакций станут равными. В этом случае говорят, что система находится в состоянии равновесия. [c.100]

Многие реакции при соответствующих условиях протекают до фактического завершения, т. е. после реакции практически получаются только продукты реакции. Поэтому нередко употребляют выражения реакция химически мало обратима , трудно обратима или почти необратима . Однако даже в этих реакциях достигается состояние равновесия и обратные реакции имеют место, хотя и с весьма малой степенью превращения. [c.206]

Переходные состояния можно связать также с понятиями обратимости и необратимости реакций или превращений с точки зрения химической кинетики. Так, обратимыми называют реакции или превращения веществ, которые одновременно и независимо протекают в двух направлениях — прямом и обратном, но с различными скоростями. Для обратимых реакций характерно, что через некоторое время после их начала скорости прямой и обратной реакции могут становиться равными и наступает состояние химического равновесия. При определенных условиях некоторые из реакций могут протекать только в одном направлении до практически полного исчезновения исходных продуктов. Такие реакции или превращения называют необратимыми. [c.187]

Обратимое превращение — идеальный случай, неосуществимый на практике, поскольку продолжительность такого превращения должна быть бесконечно большой. В качестве обратимых будем рассматривать процессы, происходящие в конечное время через непрерывный ряд равновесных состояний, очень близких друг к другу. Итак, допустим, что масса газа, содержащегося в закрытом цилиндре, подвергается обратимому превращению при движении поршня при этом внешнее давление, которое равно для каждого состояния равновесия внутреннему давлению, изменяется очень медленно. Каждое положение поршня соответствует состоянию равновесия. Если же, наоборот, быстро переместить поршень, приложив большую силу, то давление газа изменится быстро оно будет неодинаково во всех точках системы в течение этого процесса, который называется необратимым превращением. [c.161]

Если у низкомолекулярных соединений от полноты обратимой реакции зависит выход продукта, определяемый состоянием равновесия, то у целлюлозы полнота химического превращения (как в обратимых, так и в необратимых реакциях) определяет не выход продукта, а его степень замещения. На выход же производного целлюлозы по отношению к исходному сырью, кроме степени замещения, значительное влияние оказывают побочные реакции деструкции. [c.546]

Если в числителе формулы (27) подставляется количество продукта, полученного в состоянии равновесия, то выход называется равновесным х-р или теоретическим д т. Для необратимых процессов, при которых может происходить полное химическое превращение или полный переход вещества из одной фазы в другую Хр==1. Для обратимых процессов равновесный выход, совпадающий с равновесной степенью превращения, всегда меньше единицы (Хр< ), так как равновесие наступает при неполном превращении исходных веществ в продукт. [c.70]

При равновесии в обычном термодинамическом смысле эта величина обращается в нуль. Таким образом, обратимость описывается вполне естественно при помощи этой функции. Результатом внутренних неравновесных процессов всегда будет снижение величины производной или. По выражению Пригожина [1], ежесекундного прироста энтропии . Система, достигшая минимального значения прироста, не может выйти из этого состояния посредством самопроизвольного необратимого изменения. И. Пригожин называет превращения, идущие в такой системе, стабильными. [c.16]

Если система изолирована, то при протекании в ней обратимых процессов энтропия не меняется, так как уже достигла своего максимального значения, а при необратимых процессах энтропия растет. Когда необратимый процесс приводит изолированную систему к состоянию равновесия, ее энтропия достигает максимума. Следовательно, энтропия является критерием направления процесса. Критерием неосуществимости процессов служит неравенство А5<0, т. е. не. может иметь место процесс, протекание которого в изолированной системе связано с уменьщением энтропии. В неизолированной же системе могут протекать процессы обратимые и необратимые с уменьшением энтропии. Может показаться, что решение практических задач с применением энтропии невозможно, поскольку для реальных необратимых процессов в выражении Д5<0 фигурирует знак неравенства. Но как нами было уже показано, необратимый процесс всегда можно представить квазиста-тическим, и в этом случае вычисление А5 не представляет затруднений, так как изменение энтропии не зависит от характера превращения. Только поэтому термодинамический метод и используется для изучения равновесных и квазистати-ческих процесов. [c.25]

Установленные таким образом факты приводят к следующему обобщению. Процессы, через которые какая-либо система при своем превращении переходит от начального состояния к конечному, делятся на две группы обратимые процессы (в которых система проходит через последовательные и очень близкие одно к другому равновесные состояния) и необратимые процессы, протекающие самопроизвольно и через которые система приближается к состоянию равновесия. В обратных процессах расходуется энергия. В состоянии равновесия никакого изменения свойств системы во времени не происходит. [c.189]

Многочисленные наблюдения показывают, что денатурация обратима. Многие белки, такие, как гемоглобин, сывороточный альбумин, трипсин и химотрипсин, денатурированные и затем сохраняемые в растворе при низкой температуре, вновь приобретают (иногда после удаления денатурирующего агента) все свойства исходного белка, а именно растворимость, спектр, склонность к кристаллизации, маскирование некоторых групп 8Н и 8—8 и ферментативную активность. В некоторых случаях можно было даже изучить равновесие между природным и денатурированным белком. Однако в других случаях после денатурации происходит более глубокое превращение молекулы, причем возвращение к исходному состоянию становится невозможным (так, например, денатурация яичного белка необратима). [c.440]

Во-вторых, правило фаз можно применить к аллотропным вещества.м, в которых происходят обратимые изменения, т. е. существует определенная температура, при которой обе формы могут сосуществовать в равновесии друг с другом. Такие аллотропные формы называются энантиотропными, а переход из одной формы в другую — энантиотропным превращением. Существуют определенные условия, при которых каждая из форм стабильна, хотя иногда одна и та же форма может существовать при различных условиях, подобно тому как, например, вода может быть получена в переохлажденном состоянии при температуре ниже 0°, если нет центров кристаллизации. Аллотропная форма, переходящая в другую аллотропную форму путем превращения, которое необратимо, известна под названием монотропной, а само превращение, при котором две формы не могут сосуществовать в равновесии, носит название монотропного. Одна из монотропных форм нестабильна при всех условиях. [c.23]

Обратимые и необратимые процессы. Процесс, протекающий таким образом, что он может быть по желанию обращен при помощи бесконечно малого изменения внешних условий, называется обратимым процессом. На протяжении такого процесса система все время находится в устойчивом равновесии. Система, подвергающаяся обратному превращению, теоретически может быть возвращена в исходное состояние без затраты внешней энергии. Обратимый процесс является теоретическим идеалом, и основное значение его заключается в том, что к нему, как к пределу, приближаются все реальные процессы. [c.94]

Химическое равновесие. Закон действующих масс. Опыт показывает, что химические реакции одновременно протекают в двух направлениях — в сторону образования продуктов реакции (вправо, прямая реакция ) и в сторону превращения последних на исходные вещества (влево, обратная реакция). Вследствие химической обратимости реакции не доходят до конца. С течением времени скорость прямой реакции (прирост концентрации продукта реакции за единицу времени) уменьшается, а скорость обратной реакции (убыль концентрации продукта реакции за единицу времени) увеличивается. Когда обе скорости сравняются, наступает состояние химического равновесия — концентрации реагирующих веществ становятся вполне определенными и постоянными во времени (при условии, что давление и температура не меняются). Таким образом, химически обратимые реакции до перехода в состояние равновесия протекают с конечными скоростями. Поэтому стермод и нами ческой точки зрения они необратимый работа их не является максимальной. Однако можно мысленно представить, что эти реакции в прямом и обратном направлениях идут бесконечно медленно, через смежные равновесные состояния, т. е. термодинамически обратимо. Тогда к ним можно применять общие условия термодинамического равновесия [c.130]

Однако наряду с необратимыми превращениями существует бесчисленное множество химически обратимых реакций. Эти реакции, не объясняемые с позиций принципа Бертло, при одних условиях температуры и давления идут в одном направлении, а при других — в обратном. Эти процессы ни в одном из направлений не идут до конца, а лишь до строго определенных соотноиаений исходных и получившихся продуктов. Такое состояние получило название химического равновесия. [c.50]

Существует неск. разл. формулировок В.н.т. и способов его обоснования, однако все они взаимосвязаны и в конечном счете эквивалентны. В частности, В. и. т. можно формулировать как невозможность создания вечного двигателя второго рода-устройства, в к-ром рабочее тело совершало бы в периодич. цикле работу, находясь в тепловом контакте с одним источником теплоты (В. Оствальд, 1888). Во всех реальных тепловых двигателях превращение теплоты в работу обязательно сопровождается передачей определенного кол-ва теплоты окружающим телам и изменением их термодинамич. состояния, т.е. необратимо. Согласно В.Н.т., необратимость того или иного процесса означает, что систему, в к-рой произошел процесс, невозможно вернуть в исходное состояние без к.-л. изменений в окружающей среде. Процессы, допускающие возвращение в исходное состояние как самой системы, так и внеш. среды без к.-л. изменений в них, наз. обратимыми. Обратимы лишь квазистатич. процессы, представляющие собой непрерывную последовательность состояний равновесия и протекающие бесконечно медленно. Все естеств. процессы, происходящие с конечными скоростями, необратимы они протекают самопроизвольно в одном направлении. Помимо перехода теплоты в работу в циклич. процессах, необратимыми являются, напр., процессы выравнивания т-ры (теплопроводность) или концентрации компонентов системы (диффузия), хим. р-ции. [c.432]

Независимо от характера структурных изменений, сопутствующих твердофазным превращениям, различают две разновидности превращений — энантиотропные и монотропные. Первые соответствуют обратимым переходам между кристаллическими модификациями одного и того же вещества, а вторые — необратимому превращению одной модификации в другую. Примером монотроп-ных превращений могут служить переходы у-модификаций оксида алюминия и железа, имеющих высокодефектную структуру, в а-модификацию типа корунда. Разумеется, что монотропные формы всегда метастабильны, и на равновесных диаграммах состояния отсутствуют области, соответствующие этим формам. В состоянии равновесия у обеих модификаций в точке превращения энергия Гиббса одинакова. Если предположить, что из компонентов, составляющих кристалл, лишь один достаточно летуч (оксидные, халькогенидные фазы), то энергию Гиббса можно охарактеризовать суммарным давлением пара. [c.150]

Обратимые процессы при постоянных факторах равновесия возможны лишь в некоторых переходных состояниях равновесной системы. Дело в том, что при произвольной взаимно-независимой величине факторов равновесия состояние равновесной системы определено однозначно и никакие обратимые или необратимые процессы в ней невозможны. Число фаз в такой системе не превосходит числа экстенсивных факторов равновесия ф te.-, п fin, СМ. стр. 21), Однако при непрерывном изменении интенсивных факторов равновесия, при достижении ими некоторых взаимосвязанных значений, в системе может начаться реакция с образованием одной или нескольких новых фаз. Если в течение этого превращения общее число фаз-в системе превосходит число экстенсивных факторов равновесия ф п < Ы, то состояние системы становится неопределенным. Набор факторов равновесия системы изменяется, так как число действительно взаимнонезависимых интенсивных факторов равновесия уменьшилось, а число экстенсивных факторов равновесия соответственно возросло, именно на число возникших новых фаз. Ведь для того, чтобы была определенной масса каждой фазы, число экстенсивных факторов равновесия системы не может быть меньше числа фаз (так как масса каждой фазы представляет экстенсивный параметр). Но этот процесс образования новых фаз за счет старых можно рассматривать как переходное состояние системы с прежними факторами равновесия, так как при непрерывном изменении интенсивных факторов равновесия это переходное существование могло бы иметь только мгновенное существование с исчезновением некоторых фаз при прохождении интенсивными факторами равновесия определенных значений. Дальнейшее изменение системы протекает при числе фаз, не превосходящем числа экстенсивных факторов равновесия. Обратимые (равновесные) процессы при постоянной величине факторов равновесия возможны только в таких переходных неопределенных состояниях равновесных систем, п ри которых число фаз превышает число экстенсивных факторов равновесия. Отсюда, в частности, следует, что в простых равновесных изолированных системах никакие обратимые процессы невозможны, так как в них все k 2 фактора равновесия экстенсивны и поэтому число фаз, которое в любой простой полностью равновесной системе ограничивается числом k + 2, не может превзойти числа экстенсивных факторов равновесия (Коржинский, 19492). [c.25]

В частных случаях коэффициенты 1ц представляют собой коэффициенты теплопроводности или электропроводности, а коэффициенты Lift характеризуют взаимодействие процессов они, например, могут характеризовать возникновение градиента концентраций за счет разности температур и т. п. Уравнения связи между потоками и силами линейны их часто называют линейными феноменологическими уравнениями Онзагера. В действительности линейные зависимости не всегда точно описывают реальные процессы. Тем не менее соотношения Онза гера играют важнейшую роль в теории необратимых процессов, так как могут быть строго обоснованы при помощи принципа микроскопической обратимости. Сущность этого принципа заключается в том, что в состоянии равновесия скорость любого молекулярного процесса равна скорости обратного процесса. Например, с термодинамической точки зрения в цепи реакций А—>-В, В— С, С—vA равновесие может установиться, если скорости всех превращений сравняются и в системе будет все время происходить круговой процесс превращения А—В, В—>С и С—>А. [c.117]

Обычно равновесие наступает не при полном израсходовании начальных веществ. Глубину превращения до состояния равновесия обозначим равн. Различают необратимые реакции, при которых равн = макс (иЛИ — лим), И обраТИМЫе, ПрИ КОТОрЫХ равн < < I макс (или лим ). Чтобы не смешивать термодинамическую и химическую обратимости, часто употребляют термины односторонняя и двухсторонняя реакция для первого и второго случаев. В двухсторонних реакциях достигается равновесие при глубине иревраще-НИЯ = равн- Тогда удобно вместо степени превращения а ввести понятие степени завершенности реакции = i/IpaBH. В этом уравнении зависящей от времени переменной остается [c.219]

Если на равновесную электрохимическую систему производить внешнее воздействие (менять температуру, концентрацию, давление), то равновесие будет смещаться в сторону, определяемую этим воздействием, до тех пор, пока нарастающее в системе противодействие не станет равным внешнему действию (принцип Ле-Шате-лье или принцип подвижного равновесия). При постоянных условиях и бесконечно медленном процессе (7 0) состояние электрохимической системы в каждый данный момент времени бесконечно мало отличается от равновесного. Обратимый электрохимический процесс, кроме О, характеризуется тем, что вся совокупность элементов (веществ), в нем участвующих, проходит в точности через те же состояния, что и при прямом процессе, но в обратной последовательности. Если это второе условие не удовлетворяется, то имеет место необратимость. Необратимая электрохимическая реакция протекает до полного превращения исходных продуктов в конечные. В этом случае система проходит через последовательность состояний, которые не могут быть описаны с помощью небольшого числа общих для всей системы однородных свойств (характеристик). [c.143]

Деформирование с конечной скоростью. Классическая теория упругости, рассмотренная выше, исходит из предположения, что деформирование упругого тела с термодинамической позиции представляет обратимый процесс. Но такое допущение справедливо только в том. рлучае, когда этот процесс является квази-статическим, т. е. происходит с бесконечно малой скоростью. Только при выполнении последнего условия в деформированном теле в каждый момент времени устанавливается состояние статистического равновесия. Если же изменение деформации, а следовательно, и напряженного состояния в упругом теле происходит с конечной скоростью, то в каждый момент времени в теле происходит отклонение от состояния статистического равновесия. В этом случае изменение напряженного состояния является необратимым процессом и сопровождается рассеянием упругой энергии (см. ниже), т. е. необратимым ее превращением в теплоту. При деформировании упругого тела с конечной скоростью уравнения (270) и (280) становятся неправомерными, их следует изменить. Можно при этом воспользоваться результатами термодинамики неравновесных процессов, но удобнее воспользоваться методом, предложенным Леонтовичем [5]. [c.169]

Из всего сказанного в этом параграфе видно, что гидролиз представляет собой обратимый процесс, приводящий к установлению равновесного состояния. При этом в условиях установившегося равновесия в большинстве случаев только незначительная часть соли оказывается превращенной в новые вещества. Если же, однако, какое-либо образуемое в результате гидролиза вещество накопится в растворе в таких количествах, что станет возможным выпадение его в осадок или улетучивание в виде газа, это сделает процесс гидролиза необратимым и приведет к практически полному разложению соли водой. С подобным случаем мы имеем дело, например, при гидролизе AI2S3 [c.154]

Второй закон термодинамики гласит, что в изолированной системе не может увеличиваться свободная энергия. Иначе говоря, в системе, где АЯ = О 1см. уравнение (1.2)], АО == — TAS энергетические превращения в дан- ной системе сопровождаются переходами разных видов энергии друг в друга без их перехода в тепло, АО = О, все эти процессы обратимы. Как только часть энергии превратится в тепловую, процесс становится необратимым в той степени, в которой произошел этот переход. Понятие обратимости процесса тесно связано с понятием динамического равновесия. Равновесие — это такое состояние системы, при котором каждая частица может переходить из некоторого состояния 1 в некоторое состояние 2 и обратно, но в целом доля состояний 1 и состояний 2 в системе не изменяется. В физико-химических (а сггедовательно, биологических) системах равновесны процессы, при которых А(Г = АО/т = О, т. е. [c.14]

Смотреть страницы где упоминается термин Состояние равновесия. Обратимые и необратимые превращения: [c.22] [c.42] [c.317] [c.20] [c.106] [c.42]

Смотреть главы в:

Физическая и коллоидная химия -> Состояние равновесия. Обратимые и необратимые превращения

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Обратимое и необратимое превращения

Превращение необратимое

Превращение обратимое

Справочник химика 21

Химия и химическая технология