Термодинамические методы исследования

Основные понятия и определения. Теория процессов перегонки и ректификации покоится на сочетании термодинамического учения о парожидкостном фазовом равновесии с законами сохранения вещества и энергии, используемыми в форме уравнений материальных и тепловых балансов. Для строго дедуктивного термодинамического метода исследования явлений важное значение имеет точное определение ряда приведенных ниже основных понятий и терминов, широко используемых в теории и технических расчетах процессов перегонки и ректификации. [c.9]

В этой главе мы не будем рассматривать вопрос о таком сопротивлении. Чисто термодинамический метод исследования не дает ответа на вопрос, будет лн в действительности протекать процесс и с какой скоростью. Он дает ответ лишь на вопрос, возможен ли данный процесс при отсутствии сопротивлений ему. Так, например, мы заключили выше, что переход теплоты может совершаться самопроизвольно только от более горячего тела к более холодному. Однако для действительного течения этого процесса необходимо еще, чтобы эти тела были приведены в соприкосновение или во всяком случае не были разделены значительным слоем термоизоляционного материала. Чем значительнее будет тепловая изоляция, создающая в данном случае сопротивление процессу, тем меньше будет его скорость, и при достаточной изоляции процесс может практически не совершаться. Окончательный выбор условий проведения процесса должен большей частью производиться с учетом влияния их как на термодинамические параметры, так и на скорость процесса. (О скорости химических реакций см. гл. XIV). [c.209]

Книга предназначена для инженерно-технических, научных и педагогических работников различных специальностей, ведущих работу в области основной химии, металлургии, нефтехимии, геологии и др., нуждающихся в использовании термодинамического метода исследования. Она может служить пособием для аспирантов и студентов старших курсов. [c.2]

Однако термодинамический метод исследования физико-химических превращений имеет свои недостатки и ограничения. В частности, предсказывая возможность и полноту прохождения реакции в данных условиях, термодинамика не дает представления о времени, которое необходимо для протекания реакции. Время как параметр, характеризующий интенсивность процесса, не входит в уравнения термодинамики. Термодинамический метод применим только к макросистемам. Им нельзя пользоваться при исследованиях отдельных атомов, молекул, электронов. Это объясняется тем, что для одной молекулы или для совокупности немногих молекул понятия теплоты и работы теряют смысл. В силу этого термодинамика не рассматривает микроскопический механизм явлений. Ей чужды модельные представления о структуре вещества и характере движения микроскопических частиц, которые входят в состав материального тела. [c.48]

Как уже упоминалось, сущность термодинамического метода исследования состоит в использовании законов термодинамики, являющихся постулатами, установленными в результате обобщения большого числа опытных фактов. Одним из таких постулатов является первый закон термодинамики. Первый закон термодинамики является выражением в настоящее время всем хорошо известного закона сохранения и превращения энергии в применении к термодинамическим процессам. Остановимся на нескольких формулировках первого закона термодинамики. [c.60]

Первоначально в термодинамике изучались, главным образом, соотношения между теплотой и механической работой, однако область практического применения термодинамического метода исследования сравнительно быстро расширилась. В современной науке и технике на основе законов термодинамики исследуются разнообразные физические и химические явления, в том числе процессы в различных электрических и холодильных машинах, паровых турбинах, двигателях внутреннего сгорания, гальванических элементах, процессы электролиза, различные химические реакции, атмосферные явления, процессы, протекающие в земной коре и т. д. [c.77]

Для строго дедуктивного термодинамического метода исследования явлений требуется точное и полное определение ряда основных понятий и терминов, широко используемых в собственно термодинамике и во всех областях ее непосредственного приложения. Несмотря на видимую общеизвестность этих понятий и терминов, ясное и отчетливое усвоение нх содержания требует серьезного продумывания и является обязательным условием, без которого невозможно изучение излагаемого далее материала. Поэтому целесообразно эти основные понятия и термины рассмотреть предварительно, определив их в соответствии с наиболее удачными из имеющихся в литературе формулировок вкладываемого в них содержания 1, 3, 10, 15]. [c.7]

Термодинамический метод исследования взаимодействия системы с окружающей средой заключается в сопоставлении некоторого свойства системы, изменение которого происходит вследствие особого рода внешнего воздействия окружающей среды. [c.14]

В основе понятия равновесных или квази-статических процессов лежит идея о том, что любое конечное, исходящее от внешнего источника воздействие на равновесную систему вызывает нарушение равновесия, сопровождающееся возникновением процессов перераспределения вещества и энергии. Как показывает т , опыт, в ходе протекающего при этом естественного процесса уу свойства системы изменяются таким образом, чтобы в системе ,) восстанавливалось равновесие. Однако при переходе системы из одного равновесного состояния в другое возникает сложная совокупность промежуточных состояний, длящихся определенный отрезок времени, в течение которого все свойства системы характеризуются значениями, изменяющимися от одной точки к другой. Таким образом, изменение состояния системы, являющееся следствием и проявлением ее неравновесности, возникшей вследствие конечного воздействия извне, нарушает условия приложимости термодинамических методов исследования, которые применимы лишь к равновесным состояниям. Эта трудность разрешается введением понятия о равновесном или квази-статическом процессе, представляющем основной объект термодинамического исследования. [c.16]

При высоких температурах, когда кинетические факторы не играют существенной роли, теоретическое исследование процессов может быть проведено достаточно строго на основании термодинамических расчетов, если известны данные о термодинамических свойствах индивидуальных веществ, принимающих участие в этих процессах. Этим объясняется непрерывно возрастающий за последние годы интерес к изучению термодинамических свойств веществ, в особенности газов, при высоких температурах, а также все более широкое применение термодинамических методов исследования в самых разнообразных областях науки и техники. Можно отметить, что большие успехи, достигнутые за последние годы в теплотехнике, нефтехимии, металлургии и некоторых других областях, непосредственно связаны с применением термодинамических расчетов. [c.19]

Экспериментальные исследования термодинамических свойств индивидуальных веществ на основании калориметрических измерений возможны только для ограниченного интервала температур (в особенности для газов) и являются весьма сложной и трудоемкой задачей. Это обстоятельство могло бы существенно затруднить распространение термодинамических методов исследования различных процессов, однако в начале тридцатых годов в результате развития статистической физики и квантовой механики и благодаря успехам, достигнутым в изучении строения атомов и молекул, были созданы принципиально новые теоретические методы определения термодинамических свойств газов. Разработка этих методов позволила вычислять термодинамические свойства газов на основании изучения спектров и структуры молекул. [c.19]

Позднее, с открытием и исследованием электрической, лучи стой, химической и других форм энергии, постепенно в круг рассматриваемых термодинамикой вопросов включается и изучение этих форм энергии. Быстро расширялась и область практического применения термодинамических методов исследования. Уже не только паровая машина и процессы превращения механической энергии в теплоту исследуются на основе законов термодинамики, но и электрические машины, холодильные машины, компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели. Гальванические элементы, а также процессы электролиза, различные химические реакции, атмосферные явления, некоторые процессы, протекающие в растительных и животных организмах, и многие другие исследуются не только в отношении их энергетического баланса, но и в отношении возможности, направления и предела самопроизвольного протекания процесса в данных условиях. Они исследуются также в отношении установления условий равновесия, определения максимального количества полезной работы, которая может быть получена при проведении рассматриваемого процесса в тех или иных условиях, или, наоборот, минимального количества [c.175]

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]

Эта общая задача молекулярной теории адсорбции выдвигает и новые требования к экспериментальным исследованиям. Термодинамические методы исследования адсорбционного равновесия, устанавливающегося в результате взаимодействия с поверхностью больших коллективов молекул, должны дополняться методами, дающими информацию о строении поверхности и о природе локальных взаимодействий с нею молекул разного строения. Среди таких методов особенно важное значение для развития молекулярной теории адсорбции имеют спектральные методы, по самой своей сущности связанные с взаимодействием излучения с веществом и квантованными переходами внутри молекулярных структур и составляющих их атомов и ядер. Вследствие этого спектральные методы чувствительны, по крайней мере в принципе, ко всем изменениям в молекуле, происходящим вследствие межмолекулярных взаимодействий, в частности вследствие взаимодействий молекул с поверхностью твердого тела при адсорбции, особенно при специфической адсорбции. [c.16]

Последователем Д. С. Коржинского в области термодинамического метода исследования метасоматических процессов является В. Л. Жариков 122—2 1. Он пытается описать метасоматические процессы путем использования термодинамики необратимых процессов. Однако при этом В. А. Жариков применяет концепцию так называемого фильтрационного эффекта , который и общем случае не имеет места (см. 1241, а также хл. VI). Поэтому теория, развитая [c.6]

Как известно, знание теплоемкостей в значительном интервале температур, начиная с 12—15° К, часто может помочь установлению структуры молекул, нахождению вращательных и колебательных движений в них в тех случаях, когда другие методы не обещают должного успеха. Это особенно важно для соединений, находящихся в жидком и твердом состоянии. Поэтому следовало бы более резко подчеркнуть целесообразность всемерного развития термодинамических методов исследования органических соединений, в частности путем изучения их теплоемкостей в возможно более широком интервале температур, начи- [c.430]

Большое значение для изучения химических реакций силикатной технологии имеет термодинамический метод исследования, который совместно с изучением скорости и механизма переноса вещества позволяет получать необходимые данные по рациональному управлению технологическими процессами. [c.3]

Химическая термодинамика является приложением термодинамических методов исследования к химическим процессам. [c.5]

Следует отметить, что термодинамический метод исследования имеет ту важную особенность, что он позволяет теоретически осуществлять решение большинства перечисленных выше задач путем использования сравнительно небольшого числа термических констант участвуюш,их в реакциях соединений, и несложного математического аппарата, не прибегая к трудоемким и подчас технически неосуществимым экспериментам по изучению равновесий. [c.6]

Термодинамический метод исследования дает возможность теоретически анализировать самые различные физико-химические процессы, а поэтому термодинамические расчеты в настоящее время широко используются как учеными, так и инженерами-производственниками и проектировщиками. [c.38]

Термодинамические методы исследований и расчеты дают возможность установить, может или не может система самопроизвольно реагировать при заданных условиях, предвидеть направление процесса, указывая в какую сторону при заданных условиях будет развиваться та или иная химическая реакция, дают возможность косвенным путем исследовать и те химические реакции, экспериментальное изучение которых представляет значительные трудности или в данное время невозможно. [c.219]

Возвращаясь опять к термодинамическому методу исследования, можно найти условия равновесного сосуществования графита и алмаза они характеризуются, как известно, равенством химических потенциалов [c.6]

Позднее термодинамический метод исследования распространился на электрические машины и двигатели, холодильные машины, компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, гальванические элементы, различные химические реакции, атмосферные и астрофизические явления и, наконец, на процессы, протекающие в растительных и животных организмах. [c.114]

Термодинамика, предсказывая возможность и полноту реакции в данных условиях, не дает представления о времени, необходимом для протекания реакции, о одно из ограничений термодинамического метода исследования физико-химических превращений. Кроме того, термодинамическим методом могут исследоваться только макросистемы, а не отдельные молекулы, атомы, электроны. [c.78]

В настоящее время термодинамический метод исследования широко применяется при изучении самых разнообразных физических явлений и успешно используется в химии. Сейчас существует не только техническая термодинамика, рассматривающая процессы взаимного преобразования теплоты и механической работы, но также термодинамика химических и фазовых превращений, термодинамика электрических и магнитных явлений, термодинамика излучения и т. д. [c.5]

Перенос энергии может происходить путем совершения работы, теплообмена и массообмена. Термодинамический метод исследования переноса энергии базируется на законе сохранения и превращения энергии и законе сохранения массы вещества, которые составляют всеобщий закон природы. Вторым основанием термодинамического метода является аксиоматика потенциала переноса. В состоянии термодинамического равновесия потенциалы системы тел или потенциалы тела в различных частях его одинаковы [c.25]

Диффузионная и кинетическая картина процесса многокомпонентной ректификации выяснена пока недостаточно, поэтому создание обоснованного во всех деталях, теоретически строгого метода расчета сложной колонны оказывается весьма трудной задачей. Экспериментальные исследования рабочего процесса действующих колонн не дали пока таких существенных результатов, которые исчерпывающим образом объяснили бы все особенности развития и протекания как процесса в целом, так и отдельных его ступеней. Этим объясняется широкое использование в анализе работы ректификационных колонн термодинамического метода исследования, покоящегося на гипотезе теоретической тарелки. [c.301]

Термодинамический метод исследования позволяет найти все необходимые для анализа реакции (1,е) соотношения по данным для процессов горения водорода и окиси углерода. Эту реакцию (I, е) можно представить как разность (1,6) и (1,а), так как изменения свойств системы не зависят от избранного пути. Действительно, из цикла [c.27]

При недостаточно критическом применении второго закона термодинамики из него можно сделать принципиально неправильный вывод. Согласно второму закону, в изолированной системе во всех обратимых- процессах энтропия не претерпевает изменений, а в необратимых только возрастает. Поэтому, если течение необратимых процессов не исключено, то энтропия такой системы может только возрастать, и это возрастание должно сопровождаться постепенным выравниванием температуры различных частей системы. Если рассматривать вселенную в целом как систему изолированную (не вступающую ни в какое-взаимодействие с другой средой), то можно заключить, что возрастание энтропии должно привести в конце концов к полному выравниванию температуры во всех частях вселеггной, что означало бы, с этой точки зрения, невозможность протекания каких-нибудь процессов и, следовательно, тепловую смерть вселенной . Такой вывод, впервые четко сформулированный в середине XIX в. Клаузиусом, является идеалистическим, так как признание конца существования (т. е. смерти ) вселенной требует признаиид и ее возникновения. Статистическая природа второго начала термодинамики не позволяет считать его универсально применимым к системам любых размеров. Нельзя утверждать также, что второй закон применим к вселенной в целом, так как в ней возможно протекание энергетических процессов (как, например, различные ядерные превращения), на которые термодинамический метод исследования но может механически переноситься. В определенных видах космических процессов происходит возрастание разности температур, а не выравнивание их. [c.220]

Термодинамический метод исследования различных процессов базируется на использовании первого и второго начал термодинамики. Для решения конкретных задач в термодинамике применяют два метода круговых процесоов (циклов) и термодинамических (характеристических) функций. [c.230]

Термодинамическим методом исследования былЭ найдено, что молекуда дивинила имеет транс-конфигурацию [20 Ч. [c.37]

В работе, выполненной авторами [1—3], дано обш,ее решение поставленной задачи при помощи аппарата современной статистической теории жидкостей, основанного на изучении коррелятивных функций системы. Термодинамические методы исследования и модельные представления о структуре и свойствах раствора не использовались. В результате развитой нами общей теории получено уравнение граничной поверхности устойчивости однородной многокомпонентной системы в ее р—Т — п пространстве, выраженной в терминах межмолекулярных сил и радиальных функций распределения. Основой теории послужили исследования одного из авторов по теории устойчивости однокомпонентной жидкой или газовой системы [4,5], которые удалось обобщить на многокомпонентный случай. [c.48]

Термодинамический метод исследования различных процессов базируется на использовании первого и второго начал термодинамики. Для решения конкретных задач в термодинамике используют два метода метод круговых процессов (циклов) и метод термодинамических потенциалов (характеристических функций). В случае использования метода круго- [c.25]

Несмотря на ш ирокое распространение вышеупомянутых процессов и реакций, способы управления ими и пути регулирования свойств получаемых веществ до сих пор изучены еще очень мало. В этом направлении большую роль могут сыграть термодинамические методы исследования, позволяющие устанавливать основные закономерности протекания пиросиликатных и им подобных реакций и тем самым намечать правильные пути для рационализации и интенсификации производственных процессов. [c.59]

Рассматривая термодинамические законы применительно к бесконечной вселенной, следует иметь в виду, что могут проявляться отступления и протекагь процессы менее вероятные, например с уменьшением энтропии (и мы в этом все более убеждаемся, исследуя космические явления). Термодинамический метод исследования, не может механически переноситься на ядер-ные реакции. [c.83]

Началом истории исследований систем с азеотропами при высоких давлениях нужно считать, по-видимому, работы ван-ае(р-Вааль-са, опубликованные в 80-х гг. прошлого столетия. Они были затем обобщены в его работе [22]. Сочетая термодинамический метод исследования с применением его уравнения состояния, ван-дер-Ваальс уже тагда теоретически рассмотрел фазовое поведение двойных систем различного типа. Он рассмотрел в том числе и системы, содержащие смеси, для которых равновесные жидкая и газовая фазы имеют одинаковый состав. Ванчдер-Ваальс проанализировал не только Р—Т—Л гДиаррамму, но и объемные соотношения в таких системах. Он впервые показал, что система, обладающая максимумом давления на изотерме равновесия (положительный азеотроп), имеет на критической кривой температурный минимум и указал из некоторые особенности объемного поведения системы в критической области, Системы с минимумом давления (отрицательные азеотропы) он не рассматривал. [c.21]