Направление реальных процессов

Установление статистического характера второго закона термодинамики является великой заслугой Л. Больцмана, объяснившего таким путем противоречие между обратимостью механического движения и необратимостью и направленностью реальных физических и химических процессов эта направленность является следствием молекулярного строения материального мира. [c.106]

Направление реальных процессов [c.87]

Значение функций состояния в том, что они позволяют вычислять такие важные величины как, например, работу, производимую системой в определенных условиях еще более интересные возможности раскрываются при обсуждении вопроса о направлении реальных процессов в природе в связи с этими функциями. Даже человеку, не знакомому с термодинамикой, известно, что некоторые процессы в природе совершаются сами собой, а некоторые никогда самопроизвольно не протекают. Когда газ расширяется в пустоту, то он сам собой переходит от сжатого состояния к разреженному, но для осуществления обратного процесса надо затрачивать работу — сам по себе такой процесс не пойдет. Исследование свойств функций состояния, которыми пользуется термодинамика, позволяет найти критерий для суждения о возможности или невозможности осуществления данного процесса. [c.11]

Между тем реальные процессы протекают в определенном направлении и, как правило, не изменив условий, нельзя заставить процесс пойти в обратном направлении, вернуться вспять . Поэтому очень важной для науки и техники является возможность предвидеть направление того или иного процесса. [c.77]

Все протекающие в природе процессы, связанные с изменением энергетического состояния, подчиняются первому закону термодинамики, но не всякий процесс, не противоречащий первому закону, осуществим на практике. Из первого закона термодинамики следует лишь, что энергия изолированной системы постоянна, но определить направление процессов, происходящих в системе, с помощью этого закона нельзя. Поэтому первого закона недостаточно для полного описания термодинамических процессов. Он позволяет точно найти энергетический баланс процессов, но не дает никаких указаний об их направлении и о возможности проведения. Между тем реальные процессы протекают в определенном направлении,и, как правило, не изменив условий, нельзя заставить процесс пойти в обратном направлении. [c.93]

В реальных условиях процессы протекают с конечной скоростью, а, следовательно, термодинамически необратимо. Направление протекания процессов в изолированных системах определяется с помощью принципа возрастания энтропии. Этот принцип определяет, что энтропия изолированной системы при неравновесном протекании процессов в ней увеличивается. [c.83]

Во всех необратимых процессах происходит выравнивание в системе давлений, температур, концентраций и других интенсивных параметров, т. е. осуществляется более равномерное распределение энергии и вещества. Эти процессы называют диссипацией энергии. Необратимые самопроизвольные процессы протекают в направлении, которое приближает систему к состоянию равновесия. Кроме того, эти процессы связаны с передачей теплоты или беспорядочным движением молекул., В сложном процессе, если хотя бы одна стадия необратима, то весь процесс в целом необратим. В реальных процессах часто такой стадией является трение (разных видов), процессы теплопередачи или массопередачи (диффузии, конвекции). [c.108]

Теперь следует уяснить характер и структуру среды, в которой протекают капиллярные процессы при заводнении пластов. Продуктивные нефтеносные пласты обладают макронеоднородностью или слоистостью. Вследствие этого заводнение пластов, особенно на фронте внедрения воды, носит довольно четкий послойный характер, На границе заводненных и нефтенасыщенных слоев возникает резкий скачок насыщенности, который обусловливает большой перепад капиллярного давления. Следовательно, первое направление капиллярных процессов — это вертикальная пропитка водой нефтенасыщенных слоев из смежных заводненных. Экспериментальные исследования указывают не только на возможность, но и на активность подобных процессов, хотя условия исследований не вполне соответствуют реальным нефтяным пластам. [c.39]

Всякий реальный процесс для изолированной конечной системы протекает в таком направлении, что энтропия возрастает [c.49]

Действительно, развитие живых организмов сопровождается упорядочением вещества, составляющего организм. С точки зрения классической термодинамики это выглядит как самопроизвольное уменьшение энтропии живых систем и, конечно, явно противоречит второму закону термодинамики. Однако данное противоречие лишь кажущееся, поскольку увеличение энтропии определяет направление самопроизвольных процессов лишь для изолированных систем, а не открытых, какими являются живые организмы. В реальных условиях уменьшение обшей энтропии организмов при их развитии осуществляется при условии [c.297]

Обратимый термодинамический процесс — это процесс, который может быть проведен в обратном направлении без того, чтобы в системе и окружающей среде остались какие-либо изменения. Понятие обратимого процесса тоже является абстракцией. Реальные процессы тем более подходят под это определение, чем с большим основанием этот процесс можно назвать равновесным. В дальнейшем будем считать понятия равновесного и обратимого процессов совпадающими. [c.58]

Факты, однако, показывают, что все происходящие в природе процессы отличаются определенной направленностью они совершаются сами собой только в одном направлении, хотя первый закон не запрещает их протекания в обратном направлении. Например, в нагретом с одного конца металлическом стержне происходит выравнивание температуры и установление теплового равновесия. Чтобы понять общность этого закона, достаточно вспомнить о таких процессах, как взрывы, взаимная диффузия двух газов или жидкостей с образованием раствора. После окончания таких процессов изолированная система уже не может сама вернуться в какое-либо из своих предыдущих состояний. Образовавшийся раствор не может сам разделиться на составляющие его компоненты, а продукты взрыва сами по себе не могут вновь образовать исходных веществ. Все реальные процессы имеют тенденцию достигать конечные состояния, которые называются р а в н о в е с н ы м и. [c.28]

Следовательно, при изменении направления процессов, проходящих последовательный ряд таких бесконечно близких состояний, можно не только вернуть систему и окружающую ее среду в первоначальное состояние, но и заставить их (систему и среду) совершить в обратном направлении точно те же изменения, что и при прямом процессе. Примером обратимых процессов может служить адиабатическое расширение или сжатие идеального газа. Однако этот процесс может быть обратим лишь при условии полной тепло-изолированности системы и бесконечно медленного изменения объема и давления газа, необходимого для быстрого выравнивания температуры. Изотермическое расширение или сжатие идеального газа тоже может быть обратимым процессом при условии немедленного теплообмена с окружающей средой, необходимого для сохранения постоянства температуры. И адиабатический, и изотермический процессы обратимы при условии бесконечно медленного их протекания и исключения трения. Таким образом, понятие об обратимости процесса вводится в целях установления стандарта для сравнения реальных процессов. [c.46]

Большинство реальных процессов протекает не в изолированных системах, а в системах либо при постоянном объеме, либо при постоянном давлении и, следовательно, максимум энтропии уже не определяет состояние равновесия. Поэтому необходимо введение других функций, указывающих направление пропессов в неизолированных системах. Очевидно, что любой самопроизвольный процесс может быть использован для производства работы. Например, энергия, освобождающаяся при реакции окисления паров бензина в моторе автомобиля, обеспечивает работу, необходимую для его движения. В качестве меры стремления данного процесса к самопроизвольному протеканию при постоянной температуре принимают величину максимальной работы, которую процесс может совершить. [c.37]

Необратимость процесса не означает, что его нельзя провести в обратном направлении. Необратимость означает, что это возвращение невозможно при помощи той работы и теплоты, которые были получены при прямом процессе. Все реальные процессы (кроме механических процессов без трения) являются в той или иной степени необратимыми. Процессы теплопроводности, трения, диффузии необратимы. [c.17]

В книге в доступной форме рассмотрены основные направления и методы математического моделирования применительно к типовым химико-технологическим процессам. На примерах возрастающей сложности (гидравлические емкости, колонные аппараты, химические реакторы) показаны все стадии математического моделирования реальных процессов — постановка задачи, построение модели, решение ее па цифровой вычислительной машине и анализ полученных результатов. [c.4]

Из соотношения (20) видно, что при реальных процессах в закрытых системах величина е увеличивается (реакция (17) протекает в прямом направлении ds 0), если [c.447]

В заключение отметим, что проблема автоматизации проектирования крупных объектов вообще и ТПС в частности оказалась гораздо сложнее, чем представлялась многим в 60-70-е гг., когда бьш развернут широкий фронт работ по применению математических методов и ЭВМ в различных областях науки и техники. Быстро возраставшее количество разработанных математических моделей, численных методов и стандартных программ для ЭВМ само по себе не смогло автоматически обернуться качественно новым уровнем планирования, проектирования, диспетчерского управления и т.д, Потребовалось (и этот этап исследований продолжается в настоящее вре мя) более глубокое проникновение в реальные процессы подготовки и при нятия решений на базе создания соответствующих проблемно-ориентиро ванных ПВК. Именно в этом направлении ориентированы описанные в дан ном разделе книги более общие по сравнению с традиционными математи ческие модели и алгоритмы много контурной оптимизации и оптимального синтеза МКС с нагруженным резервированием, а также и отвечающий им ПВК СОСНА. [c.254]

Расчеты показали, что для большинства реальных процессов градиент парциальной плотности легирующих примесей вдоль оси 2 незначителен по сравнению с радиальным. Поэтому представляется возможным получить более простое решение в предположении отсутствия молекулярной диффузии в осевом направлении. Математически задача формулируется следующим образом [c.196]

В связи с этим возникает вопрос если силикатные системы склонны к фиксации неравновесных состояний, то насколько применимы диаграммы состояния, характеризующие только равновесные состояния, для оценки реальных процессов, происходящих в силикатных системах Следует прежде всего отметить, что непосредственно в процессе обжига многих силикатных продуктов при высоких температурах, когда образуется жидкая фаза, их состояние приближается к равновесному. Это равновесие нарушается обычно только в процессе слишком быстрого охлаждения, которое имеет место при изготовлении многих силикатных материалов, поэтому, поскольку непосредственно в процессе обжига, являющейся важнейшей операцией при изготовлении силикатных продуктов, их состояние близко к равновесному, диаграммы состояния соответствующих систем вполне применимы для оценки происходящих при обжиге процессов. Более того, именно потому, что силикатные системы склонны к фиксации неравновесных состояний, четкие представления о характере взаимодействия и направления процессов получаются именно при изучении диаграмм состояния. Тем не менее при исследовании той или иной реальной силикатной системы с использованием ее диаграммы состояния необходимо, исходя из конкретных особенностей и условий существования системы, делать соответствующие поправки на возможность сохранения в системе метастабильных состояний. [c.201]

Обратимым называется процесс, который можно в любой момент заставить протекать в обратном направлении, изменив какую-нибудь независимую переменную на бесконечно малую величину. Например, при обратимом расширении газа процесс может быть остановлен в любой точке путем бесконечно малого увеличения давления, которое поршень оказывает на газ. Обратимый процесс часто определяют как ряд последовательных состояний равновесия. Такие процессы являются идеализацией реальных процессов экспериментально к ним можно приблизиться, но никогда нельзя достигнуть. Чтобы провести конечный процесс обратимо, нужно бесконечно большое время. Обратимые процессы [c.21]

В слое, загроможденном трубными пучками или другой насадкой, интенсивность перемешивания частиц снижается и коэффициенты диффузии в горизонтальном и вертикальном направлениях становятся примерно одинаковыми. Реальный процесс в этом случае приближается к диффузионной модели, так как масштабы контуров циркуляции ограничиваются размерами свободного пространства между элементами насадки. [c.96]

Максимальная работа системы выполняется против максимально возможных для протекающего в данном направлении процесса внешних сил и поэтому соответствует равновесному процессу. В реальных процессах [c.324]

Производительность аппаратов гидротермального синтеза и качество получаемой продукции определяют такие важные технологические характеристики установки, как интенсивность тепломассообмена между зонами растворения шихты и роста кристаллов, характер температурного режима в этих зонах. В свою очередь эти характеристики аппарата связаны с конструктивными особенностями несущего сосуда, его теплоизоляцией, а также устройством и размещением внутренней технологической оснастки. Первые факторы влияют непосредственно на температурный режим в реакционной полости аппарата. Требования к характеру температурного режима аппарата зависят от типа технологического процесса. В общем случае желательно иметь по возможности более равномерное распределение температур в каждой из зон. В идеале температурное поле реакционной камеры должно было бы иметь вид двух изометрических областей с температурами растворения и роста. Практически это неосуществимо, так как для процесса гидротермального выращивания кроме обеспечения необходимых температур (и давления) в зонах необходим определенный массообмен между ними. Этот массообмен приводит к размазыванию изотермической картины. К тому же теплоотдача аппарата приводит к термоградиентам в различных направлениях. Реальное температурное поле в сосуде носит сложный характер и меняется как по высоте, так и по радиусу, оно нестационарно. Эта нестационарность связана как с внутренней гидродинамикой процесса (турбулентность), так и с колебаниями условий теплообмена (изменение температуры окружающего воз-282 [c.282]

Подбор значений кинетических констант, наилучшим образом удовлетворяющих экспериментальным данным, — задача трудная во всех тех случаях, когда реальный процесс представляет собой систему нескольких или многих параллельно и последовательно текущих реакций. К сожалению, именно эти случаи наиболее типичны для процессов органического синтеза. Безусловно, надежнее и быстрее проводить подбор констант на цифровых вычислительных машинах путем минимизации суммы квадратов отклонений опытных и расчетных данных одним из методов направленного поиска при планировании эксперимента (см. книгу В. В. Налимова стр. 159). Следует отметить, что выбор кинетической схемы и значений кинетических констант должен производиться на основе химико-математического анализа системы. — Доп. ред. [c.36]

При построении математического описания процессов химической технологии с позиций второго направления используется метод математического моделирования. Этот метод основан на том, что реальный процесс, протекающий в объекте моделирования и характеризующий его свойства, рассматривается как сочетание различных элементарных процессов, подчиненных закономерностям, которые описываются определенными соотношениями. Поэтому составление математической модели таким методом должно начинаться с расчленения технологического процесса как единого целого на отдельные составные части ( элементарные процессы), отражающие свойства какого-либо одного класса явлений. В химической технологии в качестве таких элементарных процессов могут рассматриваться собственно химическое превращение, перемещение веществ (гидродинамика), перенос тепла и массы (тепло- и массопередача). [c.53]

Важнь(е следствия дает применение В. з. т. к системам, находящимся в фиксированных внешних условиях. Папр., для систем с фиксированной темп-рой и объемом неравенство (Г) приобретает вид где Р и — TS — свободная энергия системы. Т. о., в этих гслсвиях направление реальных процессов определяется убыванием свободно энергии, а состояние равновесия — мипимумом этой величины (см. Термодинамические потенциалы). Легко убедиться, что приведенные в начале статьи формулировки В. 3. т. являются частным следствием общего закона возрастания энтропии. [c.335]

Гипотеза теоретической тарелки не воспроизводит в точности действительной картины явления, нротекаюш его в контактной ступени, ибо основана на статическом представлении процесса. Тем не менее эта концепция позволяет осуществить анализ и расчет процесса разделения псходной смеси в ректификационной колонне и получить достаточно близкую к действительности картину реального процесса, несмотря на наше неумение вполне компетентно и всесторонне исследовать сложные явления массопередачи, происходящие на практической ступени контакта. Другим обоснованием целесообразности разработки термо-динамической теории ректификации является установившийся, по-видимому, окончательно взгляд, согласно которому ис- I следование и определение эф-фективности практических ступеней разделения оказывается, как правило, задачей менее трудной, чем непосредственное изучение диффузионной картины процесса ректификации в реальной колонне. Таким образодЕ, термодинамическая теория ректификации является пока первой ступенью общей теории ректификации. Для суяедения о направленности самопроизвольных процессов энергообмена и массообмена в отдельно взятой контактной ступени следует рассмотреть ее работу на основе метода теоретической тарелки. [c.123]

С наибольшими превращениями изомеризация нормальных парафинов протекает при низких температурах с ростом температуры возрастает содержание непревращенного сырья в термодинамически равновесной смеси. Добавим, что, как показывают термодинамические расчеты, возможное образование различных изопарафинов идет в преимущественном направлении метил-, но не этилзамещенных. Из метилзамещенных при низких температурах в больших количествах могут образовываться диметилпроизводные, но уже при 500 К и выше начинают преобладать монометилпроиз-водные. Обычно немного диметилзамещенных в продуктах изомеризации нормальных парафинов образуется из-за чисто кинетических затруднений. Важным обстоятельством, которое следует учитывать при термодинамических расчетах изомеризации, является возможность образования именно различных изопарафинов по параллельным реакциям. Термодинамический расчет сложных реакций изомеризации рассмотрен в работе [И]. Здесь следует лишь отметить, что его целесообразно проводить не для всех возможных реакций изомеризации, а только для тех, которые протекают в реальном процессе. Если, например, при изомеризации н-пентана образуется только 2-метилбутан, то бессмысленным яв- [c.125]

Разделение фазовых переменных на входны е и вы ходные обусловлено физической реализацией процесса, протекающего в с. х.-т. с., при которой данное разделение определяется естественным движением потоков в схеме. Однако следует иметь в виду, что такое деление в математической модели с. х.-т. с. может не соответствовать реальному процессу (это особенно относится к задачам оптимального проектирования) и отвечает движению не реальных, а информационных потоков при принятом направлении расчета схемы. [c.133]

Реально процесс полимеризации этилена в трубчатом реакторе при разлрршых типах инициирования описывается системой из более, чем 30 дифференциальных уравнений в частных производных. Непреодолимые трудности при составлении такого описания начинаются уже на стадии идентификации коэффициентов модели, при определении коэффициентов диффузии. Экспериментальное нахождение этих коэффициентов невозможно, а определить их в результате решения задачи идентификации нереально из-за сложности процесса даже в аксиальном направлении. [c.185]

Упоминавшееся ранее приближенное моделирование путем суммирования и корректирования выражений для вынужденного течения и потока под давлением [2с1], однако, позволяет нам иногда использовать его как приближенный метод оценки неизотермических эффектов. На практике в первую очередь представляет интерес определение влияния неизотермических условий на производительность и среднюю температуру экструдата. Во многих реальных процессах червяк является термонейтральным, т. е. он не нагревается и не охлаждается. В таких случаях, как было показано в работе [2е], температура червяка очень близка к температуре расплава. Следовательно, основное влияние на расход оказывает наличие существенной разности между температурами цилиндра и расплава. Как видно из уравнения (10.2-46), разность температур может оказывать сильное влияние на расход вынужденного течения. С другой стороны, увеличение средней температуры экструдата является следствием постепенного изменения температуры в направлении течения. Применим метод смазочной аппроксимации и, разделив червяк на малые элементы конечных размеров, проведем детальный расчет для каждого элемента. Предполагая, что средняя температура в пределах элемента постоянна, составим уравнение теплового баланса, учитывающее тепло, передаваемое от стенок цилиндра, и диссипативные тепловыделения. Такой метод расчета позволяет определить изменения температуры по длине червяка и значения параметров степенного закона течения из общей кривой течения [т] (7, Т) ] для каждой ступени расчета при локальных условиях течения, а также вести расчет для червяка с переменной глубиной винтового канала. Таким образом, данная модель может быть названа обобщенной кусочнопараметрической моделью , в которой внутри каждого элемента различные подсистемы представляют собой либо кусочно-параметрические модели, либо модели с распределенными параметрами. Далее следует принимать во внимание неизотермический характер течения неньютоновских жидкостей при исследовании процессов формования в головке экструдера. Этой проблеме посвящен разд. 13,1. [c.427]

В насадочной колонке молекулы вещества и газа-носителя передвигаются вдоль слоя зерненого адсорбента не строго параллельно оси колонки, а самыми различными путями, огибая зерна адсорбента. Одновременно может происходить диффузия молекул вещества как вдоль, так и поперек направления движения потока. Это обстоятельство может привести в реальном процессе к дополнительному размыванию, учитываемому Оэфф. вихр. С учетом последних данных [c.25]

Во-первых, в случае о1братимого (равновесного) процесса система совершала бы максимум полезной работы поэтому, сравнивая величину работы, полученной в реальном процессе, с таковой в обратимом процессе, можно судить об эффективности процесса в прямом и обратном направлениях. [c.64]

В предыдущих параграфах часто применялись термины начальное и конечное состояние системы. Для обратимых процессов было показано, что можно мысленно переменить местами начальное и конечное состояние и заставить систему изменяться в обратном направлении, проходя через те же самые промежуточные состояния. Таким образом, как бы постулировалось, что прямое и обратное направление в известном смысле равноправны. Однако более внимательный анализ реальных процессов, протекающих н природе, показывает, что процессы, переводящие систему из одного состояния в другое, и обратные им процессы, переводящие систему из второго состояни.я в первое, неравноценны. [c.33]

Поскольку любой вполне равновесный процесс практически неосуг щв твим, то обратимый процесс есть идеальный процесс. Однако поня тием обратимого процесса пользуются широко, и это оправдывается рядом соображений. Во-первых, работа в обратимом (равновесном) процессе максимальна, и, сравнивая реальный процесс с обратимым, можно судить о его эффективности в прямом и обратном направлениях. Во-вторых, выбирая границы системы так, чтобы не было больших перепадов температур, давлений и концентраций, реальный процесс (например, химическую реакцию) можно представить протекакщим бесконечно медленно и обратимо. Это позволяет наиболее просто и однозначно рассчитать изменения термодинамических свойств системы. [c.70]

Второй закон термодинамики-тесно связан с обратимостью процессов. Обратимыми называются такие процессы, которые можно реализовать в прямом и обратном направлении так, чтобы система и окружающая ее среда точно вернулись в исходные состояния. Примером обратимых процессов может служить движение идеальной механической системы, в которой отсутствует трение и другие источники теплоты (математический маятник). Колебания физического маятника не будут обратимыми, так как часть энергии превращается в теплоту трения. Практически обратимым процессом можно считать адиабатическое или изотермическое расширение или сжатие идеального газа при условии бесконечно медленного протекания процесса и исключенияг всякого трения. Обратимые процессы являются идеальными предельными случаями реальных процессов. [c.92]

Е. Шахнович и А.Гутин предприняли попытку на трехмерной решетке белка из 27 остатков двух типов оценить влияние гетерогенности белковой последовательности на образование уникальной "нативной" конформации [89, 90]. Они также пытались выяснить, варьируя последовательность, условия возникновения компактной глобулярной формы [91, 92]. Авторы отметили определенное сходство модельной системы с реальными белками и сделали вывод, что данная белковая решетка может послужить исходной для последующей детальной разработки. Позже, однако, исследуя свертывание условной цепи из 80 звеньев, Шахнович заключил, что последовательность из 27 звеньев двух типов недостаточно специфична для моделирования реального процесса белкового свертывания в уникальную нативную конформацию [93]. В этой работе автор шел в обратном направлении - от заранее выбранной целевой структуры к конструированию последовательности, следуя ранее развитой процедуре. В конечном счете, он пришел к выводу, что природная белковая цепь оптимальна как в термодинамическом, так и кинетическом отношении. [c.496]

Действительный напор Я, сообщаемый газу в одной ступени рассматриваемых турбомашин, значительно ниже теоретического Я вследствие отклонения реального процессу сжатия от идеального. Прежде всего, поскольку колесо передает газу вращательный момент, то на боковых поверхностях двух соседних лопаток возникает разность давлений, обусловливающая неравенство скоростей в сечении канала, образуемого лопатками. В результате этого теряется часть напора, учитываемая коэффициентом т] (в среднем т] = 0,8 — 0,85). Кроме того, относительная скорость газа на выходе из колеса направлена не строго под углом наклона лопаток Ра. а под меньшим углом, что влечет за собой изменение величины (сг вместо Са) и направления (а вместо а) абсолютной скорости. Значение a oso принято выражать через окружную скорость посредством так называемого коэффициента закручивания т)з = скозаг/йг на выходе из колеса (обычно т]з = 0,7—0,9). Наконец, гидравлические потери напора (трение о стенки канала, корпуса и направляющих устройств, изменение величины и направления скоростей и др.) в ступени машины учитываются гидравлическим коэффициентом полезного действия т)г (обычно г] = 0,75—0,90). Таким образом, действительный напор выразится так [c.151]