Процессы в закрытых системах при постоянных давлении и температуре

Так как на практике большинство процессов в закрытых системах совершается при постоянных давлении и температуре, то вопрос о возможности самопроизвольного процесса решается на основании изменения энергии Гиббса. Самопроизвольный процесс будет возможен, если [c.231]

Пусть, например, в герметически закрытом котле при постоянной температуре Т находятся в двух сосудах чистая вода и водный раствор какого-либо нелетучего вещества. Как найти изменение свободной энергии системы при переходе некоторой части воды в раствор Для этого необходимо провести этот процесс обратимо, таким образом, чтобы получить максимальную работу. Сначала испарим один моль воды. Так как этот процесс протекает при постоянном давлении Рх, то [c.39]

Рассмотрим процесс превращения при постоянном давлении это, например, реакции, идущие при атмосферном давлении. Система в состоянии 1 характеризуется массой т, давлением Р, температурой Т и объемом Ух. В состоянии 2, в закрытой системе при постоянном давлении, меняется только температура и объем, которые будут равны соответственно Т2 и У - Вычислим изменение внутренней энергии системы [c.167]

Процессы при постоянном давлении. Энтальпия. Рассмотрим процесс превращения при постоянном давлении к ним, например, относятся реакции, идущие при атмосферном давлении. Система в состоянии 1 характеризуется массой т, давлением. р, температурой Т и объемом 1 . В состоянии 2, в закрытой систе- [c.62]

Закрытой системой называют систему, в которой отсутствует обмен веществом с окружающей средой, но она может обмениваться с ней энергией. Примером такой системы может служить раствор хлорида натрия, помещенный в стакан, закрытый пробкой или снабженный хорошо притертым поршнем. Когда стакан закрыт пробкой, процесс в растворе будет осуществляться при постоянном объеме, когда снабжен поршнем — при постоянном давлении. Если температура раствора Т будет отличаться от температуры Тг окружающей среды, то при Г1> Тг часть энергии от раствора будет передаваться в окружающую среду, и наоборот, при Г1< Т2 энергия системы будет увеличиваться за счет перехода какой-то части энергии из окружающей среды в раствор. Масса системы при этом изменяться не будет. [c.182]

Для систем, обменивающихся со средой энергией (но не массой),— закрытых по терминологии И. Пригожина—критерием равновесия служат термодинамические функции. Предположим, что постоянны давление и температура. Допустим, что система, находящаяся в некоторой среде , которую можно рассматривать как изолированную, получает от среды количество теплоты 6Q. Энтропия закрытой системы возрастает на f)Q/T кроме того, в этой системе могут происходить и внутренние процессы (например, диффузия), в результате которых энтропия также возрастет на величину 5. Общее изменение энтропии [c.297]

Даже если дано такое подробное уравнение, в котором указаны состояния участников реакции и ее энергетический эффект, то все равно остается неясно 1) при какой температуре идет процесс 2) открыта или закрыта система, а значит, меняется или остается постоянным давление в системе 3) какова степень дисперсности исходного гидрокарбоната, а значит, и какова скорость процесса, и многое другое. [c.125]

В любой закрытой системе при постоянных давлении и температуре возможен только такой самопроизвольный процесс, который ведет к уменьшению энергии Гиббса, т. е. AG < 0. [c.139]

Поясним сказанное на примере закрытой однородной системы без химического превращения. Пусть данная система взаимодействует с окружающей средой термически и механически, причем давление в системе остается постоянным, а температура меняется. С изменением температуры внутренняя структура в такой системе, вообще говоря, преобразуется. Так, при нагревании какой-либо жидкости от температуры кристаллизации до температуры кипения квази-кристаллическая структура, присущая охлажденной жидкости, постепенно разрушается, а степень упорядоченности частиц снижается. Если процесс структурных преобразований в системе не встречает заметных затруднений, обусловленных внутренними причинами, например высокой вязкостью среды, то он совершается практически обратимо (квазиравновесно). В противном случае он приобретает все черты необратимого процесса. При достаточно выраженной заторможенности структурной релаксации система переходит практически в стационарное состояние, являющееся, безусловно, неравновесным. Представителями такого типа систем могут служить стекла, а также кристаллические тела, решетка которых по ряду признаков (например, по числу дефектов в ней) не соответствует равновесному состоянию. Наблюдение за подобного рода объектами в течение длительного времени позволяет убедиться в их фактической нестационарности. [c.230]

Взаимодействие системы с окружающей средой может выражаться в обмене веществом и энергией (открытые системы). Иногда весьма полезно рассматривать систему в идеализированном состоянии, когда ее взаимодействие с окружающей средой сведено к минимуму и объем сохраняется постоянным. В этом случае мы имеем дело с изолированными системами. В изолированных системах, несмотря на происходящие в них процессы и химические превращения, энергия остается неизменной. Изменение энергии системы может наблюдаться только в том случае, если будет нарушена ее изоляция и появится возможность энергетического взаимодействия с окружающей средой. Если система изолирована неполностью и имеет возможность изменять свой объем и обмениваться энергией с окружающей средой, то она называется (в отличие от изолированной) закрытой. Величины, характеризующие все физические и химические свойства системы, такие как температура, давление, объем, внутренняя энергия, энтропия, концентрация и т. д., называют термодинамическими параметрами состояния. [c.11]

Введение понятия о химическом потенциале позволило расчленить общее изменение характеристической функции при протекании химического процесса в закрытой системе на отдельные изменения этой функции, связанные с каждым компонентом. Введение понятия о парциальных мольных величинах позволило распространить это расчленение на общее изменение любой экстенсивной величины, если это изменение происходит при постоянных температуре и давлении. [c.368]

Многие процессы химической технологии протекают при постоянных давлении и температуре, если они проводятся в непрерывных (открытых) аппаратах, или при постоянных объеме и температуре - в периодических (закрытых) реакторах. О направлении химической реакщш и ее равновесии при постоянных давлении и температуре судят по изменению энергии Гиббса реакции (АО), а при постоянных объеме и температуре - по изменению энергии Гельмгольца реакции (АА). Промышленные процессы органической технологии, как правило, проводятся при постоянных давлении и температуре. В этом случае, если в реагирующей системе исходные вещества (реагенты) имеют значение АО больше значения конечных продуктов, то в реакционной системе будет происходить самощюизвольное превращение реагентов в продукты до тех пор, пока не установится равновесие (ДО 0). Таким образом, изменение энергии Гиббса реакции (АО = АО - [c.83]

Функция работоспособности массы закрытой системы Е представляет собой максимальное количество полезной работы, которое может быть получено от закрытой системы в обратимом процессе перехода ее из исходного состояния в состояние равновесия с окружающей средой, имеющей постоянные температуру Гд и давление Ро при отсутствии источников теплоты кроме окружающей среды. [c.100]

Химику приходится иметь дело как с названными выше типами систем, так и с некоторыми другими, не указанными в таблице. Для лабораторных опытов обычны условия, когда и давление и температура постоянны. Как видно из таблицы, количественный критерий процесса состоит в этих случаях в том, что термодинамический потенциал такой системы всегда стремится к минимуму. Изменение термодинамического потенциала AG при постоянных температуре и давлении определяется уравнением AG = AH—TAS. В этом уравнении АН — изменение энтальпии (теплосодержания) оно равно количеству тепла, которое должна получить закрытая система, если процесс проводится в калориметре при постоянных давлении и температуре. Т — температура в градусах Кель- [c.121]

Процессы в закрытых системах при постоянных давлении и температуре [c.126]

I. Общие сведения. Классическая термодинамика рассматривает равновесные состояния различных систем и исследует те функции состояния, знание которых дает принципиальную возможность предвидеть направление процесса. Так, в изолированной системе при постоянных объеме и внутренней энергии самопроизвольно будут протекать процессы, ведущие к состояниям с большей энтропией в закрытой системе при постоянных давлении и температуре осуществляются процессы, связанные с уменьшением изобарного потенциала (энергия Гиббса), и т. д. Термодинамика определяет такие равновесные состояния, которые отвечают экстремальным значениям термодинамических функций ( потенциалов ), но ничего не говорит о реальных скоростях приближения к равновесному состоянию. Скорости обратимых процессов принимаются бесконечно малыми конечные значения скоростей, которые фактически всегда и наблюдаются в природе, означают большую или меньшую степень необратимости. Все реальные процессы термодинамически необратимы, а обратимые должны рассматриваться только как предельный случай необратимых. Развитие необратимого процесса ведет к появлению неравновесных состояний, по отношению к которым трудно или невозможно пользоваться такими понятиями, как температура (см. определение температуры гл. 1,2), энтропия и др. Поэтому теорию необратимых процессов необходимо строить на каких-то новых основаниях, дополняющих классические начала термодинамики. [c.105]

При изучении химической реакции чрезвычайно важно знать, в каком направлении возможно протекание реакции. На поставленный вопрос можно ответить, применяя к химическим реакциям второй закон термодинамики. Согласно этому закону, всякий самопроизвольный физико-химический процесс, в том числе химическая реакция, протекает в закрытой системе (при постоянном давлении и постоянной температуре) в направлении уменьшения энергии Гиббса. Когда энергия Гиббса достигнет минимума, наступает химическое равновесие. [c.130]

В изолированной системе движущей силой реакции служит энтропия. Всякий процесс может идти самопроизвольно лишь в том случае, если он приводит к повышению энтропии системы. В замкнутой системе также существует энтропийная движущая сила, однако для предсказания возможности спонтанного протекания процесса необходимо учитывать суммарные изменения энтропии в системе и окружающей среде. Поскольку энтропийные изменения в окружающей среде редко удается измерить, необходимо вычислить суммарное изменение энтропии на основании измеряемых параметров внутри системы, таких, как изменение энтропии и поток энтальпии (тепла) через границы системы (рис. 3.1). Как в изолированных, так и в закрытых системах количественной мерой суммы всех движущих сил процесса является изменение свободной энергии АС (при постоянной температуре и давлении). Если процесс приводит к снижению свободной энергии (АС<0), это свидетельствует о том, что он вызывает суммарное повышение энтропии системы и ее окружения и, следовательно, может протекать самопроизвольно. [c.46]

Неизолированная однородная система с течением времени неизбежно приходит в стационарное состояние, если ее взаимодействие с окружающей средой организовано так, что поля соответствующих обобщенных потенциалов (температуры, давления, химических потенциалов компонентов) в окружающей среде около контрольной поверхности системы сохраняются постоянными. У закрытых систем стационарные состояния по всем признакам относятся к классу равновесных состояний, тогда как у открытых систем они могут быть либо равновесными (квазиравновесными), либо неравновесными. Квазиравновесные стационарные состояния возникают тогда, когда массообмен между системой и окружающей средой протекает медленно по сравнению с релаксационными процессами. Если же последнее условие не выполняется, то реализуются неравновесные стационарные состояния. [c.153]

Абсолютная величина энтальпии какого-либо вещества, как и его внутренняя энергия, не может быть определена. На основании экспериментальных данных определяется лишь изменение энтальпии АН. Оно равно количеству теплоты, которое должна получить или отдать закрытая система, если процесс проводится в калориметре при постоянных давлении и температуре. Подобно внутренней энергии (U), энтальпия (Н) не зависит от того, каким путем достигнуто равновесное состояние системы. Все изменения ее зависят только от начального и конечного состояний и не зависят от пути перехода. Поэтому во всех случаях АН=Нцап—- исх> где индексы кон и исх означают конечное и исходное состояние системы. [c.37]

В замкнутой системе при постоянных р и Т равновесие соответствует минимуму функции О и в самопроизвольном процессе эта функция должна уменьшаться. Мы получаем, таким образом, возможность судить о направлении процессов как в изолированных, так и в закрытых системах. Если условия иные, например постоянны температура и объем, пользуются другой функцией при постоянстве указанных параметров это будет функцияЛ / — ТЗ — энергия Гельмгольца. Функция С, однако, употребляется особенно часто. Ее удобной особенностью является то, что она зависит от двух интенсивных величин давления и температуры. Поэтому, решая вопрос, насколько изменяется энергия Гиббса при изменении количественного состава системы (например, при введении в систему п молей вещества), мы можем просто разделить общую величину С всей системы на число молей данного вещества (предполагается, что система состоит из одного вещества). Производная функции, определяющей равновесие (в данных условиях) по числу молен (данного вещества, составной части системы), называется в термодинамике химическим потенциалом этого вещества и [c.298]

Конечным состоянием системы считается состояние равновесия ее с окружающей средой, имеющей постоянные давление р и температуру Tq. Что касается характера обратимого процесса перехода системы в конечное состояние, то в отсутствие других источников теплоты, кроме окружающей среды, этот переход может быть, очевидно, осуществлен с помощью двух процессов, адиабатного S = onst и изотерм-ного То = onst. Так определяется функция работоспособности массы. Так как в термодинамике рассматриваются два вида систем закрытая и открытая со стационарным потоком и соответственно два вида работы — работа деформации L и располагаемая работа Lg, то могут быть получены две функции работоспособности массы. [c.98]

Первый закон термодинамики — это закон сохранения энергии, согласно которому общая энергия изолированной системы не изменяется. Общая энергия системы состоит из кинетической энергии (определяемой движением системы), потенциальной энергии (определяемой положением системы) и внутренней энергии (определяемой свойствами компонентов системы). В большинстве процессов, представляющих интерес для биофизиков, кинетическая и потенциальная энергии системы остаются постоянными, и, следовательно, нас будет интересовать только внутренняя энергия и. Внутренняя энергия является примером функции состояния, т. е. она полностью определяется величинами ряда термодинамических параметров, достаточных для однозначного определения системы, таких, как температура давление и концентрация. Для закрытой системы, допускаю щей обмен энергией, но не веществом с окружающей средой первый закон термодинамики устанавливает зависимость внут ренней энергии от тепла Q, поглощенного системой из окружаю щей среды, и работы W, совершенной системой над своим окружением. В дифференциальной форме такая зависимость имеет вид [c.13]

В закрытой изолированной системе при постоянных температуре и давлении устанавливается равновесное распределение соединений, которое определяется величиной констант равновесия, мольным соотношением ароматических углеводородов и олефинов и общим давлением в системе [4, 5, 6, 14]. Кроме процесса алкилирования в системе могут проходить процессы олигомеризации пропилена с образованием гексиленов, процессы полимеризации с образованием олефинов с повышенной молекулярной массой, реакции дисмутации алкилбензолов и деструктивной изомеризации алкильных групп в алкилированном ароматическом углеводороде, а также реакции изомеризации алкилбензолов и в некоторых случаях (повышенная температура и пониженное давление) реакции деалкилирования изопропилбензолов и полиалкилбен-золов. [c.7]

Эти уравнения имеют большое значение, так как они применимы и к закрытым, и к открытым системам. С их помощью изучают химическое равновесие в открытых системах, а также используют, например, составляя баланс энтропии при рассмотрении неравновесных процессов (см. гл. IX). Установим связь химического сродства А с химическими потенциалами реагентов. Уже известно, (5.75), что, например, при постоянных температуре и давлении А = — д01д1)т,р, но если положить G = 0(Т, р, rij , ti2,. ..), то при Т и р = onst [c.160]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология