Диаграмма температура — энергия. — Диаграмма температура—энтропия

Характер зависимости изобарно-изотермического потенциала от температуры и давления определяется непосредственно значениями соответствующих производных, которые даются выражениями (У.ЗО) и (У.31). Из этих выражений следует, что изобарно-изотер-мический потенциал с ростом температуры убывает, причем мерой убыли его при нагревании системы служит энтропия при постоянстве давления и концентрации. Увеличение давления приводит к увеличению свободной энергии Гиббса, причем мерой его возрастания является объем при постоянстве температуры и концентрации. Кривизна кривых температурной и барической зависимости изобарно-изотермического потенциала определяется знаком вторых производных согласно (У.39) и (У.40) и отличается, как показано в гл. V, выпуклостью, направленной в обоих случаях от оси абсцисс (см. рис. 36). Каждый из представленных на рис. 36 графиков иллюстрирует изменение свободной энергии Гиббса в зависимости от соответствующего параметра состояния при условии закрепления остальных параметров. Особое значение в теории диаграмм состояния имеет температурная зависимость О, поскольку графическое толкование этой зависимости для совокупности фаз данной системы дает непосредственное и наглядное представление о фазовых переходах. [c.258]

Характерной чертой обратимого адиабатического расширения (происходящего без трения) в сопле при развитии кинетической энергии или в детандере с выполнением работы является постоянство энтропии (51 = 52). Не меняется и влагосодержание в потоке (Х2 = Х1). Поэтому на диаграмме 5 —X точки состоянии 1 и 2 (до и после расширения) совпадают (рис. У1И-41). Разница состоит лишь в том, что точка 1 относится к давлен-ию Р и обозначает, например, ненасыщенный воздух при температуре 1, а после расширения эта же точка соответствует состоянию 2 при гораздо более низком давлении Рп и лежит теперь на изотерме 2 в зоне тумана. Количество тумана Х1—Хз можно определить, так как влагосодержание насыщенного воздуха Хз отсчитывается по диаграмме (точка 3). Если бы воздух перед расширением был сильно ненасыщен, например ему соответствовало бы на диаграмме состояние 3, то после расширения мы получили бы насыщенный воздух. Таким образом, при адиабатическом расширении происходит падение температуры — 2 и увеличение относительной влажности потока или даже переход в состояние тумана. [c.635]

Очевидно, что мерой совершенства процесса ожижения газа является минимально возможный расход энергии. Так как ожижение газа может быть осуществлено только посредством его охлаждения, то теоретический минимальный расход энергии может быть получен в ожижителе, в котором охлаждение и ожижение происходят по обратимому термодинамическому циклу. Такой цикл изображен на диаграмме температура — энтропия (Г —5), представленной на фиг. 1.1. Поток газа предполагается непрерывным. Поступающий в цикл газ изотермически сжимается от начального давления до конечного. Теплота сжатия отводится в окружающую среду. Вслед за изотермическим сжатием совершается процесс изоэнтропийного расширения. Работа, производимая в этом процессе в расширительной машине (детандере), используется для сжатия газа и уменьшения величины подводимой извне работы сжатия. Конечное давление выбирается таким, чтобы [c.16]

Зависимость свободная энергия — температура при постоянном давлении представляет другой и, вероятно, более наглядный способ трактовки фазовых диаграмм, так как фаза с самой низкой свободной энергией всегда является стабильной фазой при соответствующей температуре. Эти диаграммы основаны на термодинамической зависимости (с1Р/с1Т)р = — 5. График зависимости свободной энергии Р от температуры Т при постоянном давлении Р представляет для каждой фазы кривую, наклон которой при любой температуре равен энтропии 5. Рис. 3 показывает гипотетические фазовые диаграммы энантиотропных и монотропных систем. [c.429]

На рис. 2.9 приведены диаграммы, поясняющие ход различных термодинамических циклов, которые могут быть реализованы в соответствующих преобразователях тепловой энергии. Диаграммы связывают температуры рабочих тел с обобщенным параметром, в качестве которого при известных свойствах рабочего тела используется, например, энтропия. Непрерывные линии на диаграммах относятся к рабочему телу, прерывистые — к морской воде, поступающей в испаритель (верхняя линия) и конденсатор (нижняя). Диаграммы на рис. 2.9, о, б описывают полное использование эксергии в замкнутом и открытом идеальных циклах. Направление линий показывает, в какую сторону происходит из- [c.49]

Состояние системы вполне определяется любыми двумя из следующих переменных давление, объем, температура, энергия, энтропия п теплосодержание. Любые две из этих переменных могут быть выбраны и приняты для построения диаграмм, однако приводимые ниже системы графических изображений являются наиболее часто применимыми. [c.109]

Все типы Т—х-диаграмм состояния могут быть теоретически выведены, если известны температурная и концентрационная зависимость свободной энергии Гиббса. Система находится в состоянии термодинамического равновесия при минимальном значении свободной энергии AG = 0. Общая зависимость свободной энергии от температуры при р = onst приведена на рис. 150. Из соотношения G = = H—TS [ср. уравнение (VII.6)] следует, что свободная энергия G с ростом температуры уменьшается, поскольку при этом наблюдается возрастание энтропии (стремление системы к разупорядочению), а температурной зависимостью энтальпии в первом приближении можно пренебречь. [c.337]

Баланс этот можно также представить графически (рис. V-15). Энтальпии 1к соответствует точка К на изобаре рг (Х = 0), энтальпии д — точка R на изобаре pi (Хд). По известным правилам энтальпийной диаграммы отрезок DE обозначает подведенную энергию сжатия на 1 кг поступающего раствора (L/S), а отрезок KF — ту же энергию, но на 1 кг конденсата [Е/К) или на 1 кг сжатого пара. Та же величина L/K будет обозначена отрезком 1—2 на диаграмме i — 5 (энтальпия — энтропия) для водяного пара, если пар под давлением pi с температурой адиабатически сжимается до [c.383]

Энергии Гиббса конкурирующих фаз определяются из выражения 0 = АН—ТАЗ на основании известных значений энтальпий (АЯ) и энтропий (А5) фазовых превращений компонентов, определяемых на основании экспериментального изучения термодинамических свойств веществ. Решая для различных задаваемых температур системы уравнений указанного типа для жидких и твердых фаз, находят их равновесные составы, т. е. геометрическое место точек кривых ликвидуса и солидуса на диаграмме Т—х. [c.286]

Для рассмотрения влияния растворителя на скорость реакции может быть успешно использована физическая интерпретация влияния температуры на скорость, основанная на теории активированного комплекса. Поскольку важным фактором наряду с энергией активации является и энтропия активации, на диаграмме энергии, соответствующей рис. 5-1, по ординате откладывают свободную энергию Гиббса G. Действительно, нередко встречаются реакции, энергии активации которых близки, но скорости заметно различаются при одной и той же температуре. Это должно быть связано с разницей энтропий активации. В качестве ориентира полезно помнить, что сдвиг на 6 к Дж/моль или на 21 Дж/(моль К) при комнатной температуре соответствует изменению константы скорости на один порядок. Таким образом, очевидно, что влияние растворителя на скорость необходимо обсудить с точки зрения свободной энергии. Могут наблюдаться следующие явления [c.158]

Однако полные диаграммы, построенные в координатах Г—р—с , не совсем удобны, так как при изучении термодинамики однокомпонентных систем и уравнений состояния принято пользоваться не концентрациями с (моль/литр), а мольными объемами (литр/моль). Если по одной из осей вместо с откладывать соответствующие значения V, то диаграмма сразу дает зависимость между температурой, давлением и мольным объемом, т. е. именно теми величинами, по изменениям которых вычисляются изменения внутренней энергии, энтропии, свободной энергии и прочих функций индивидуальных веществ. [c.150]

Очевидно, что энтропия газа с повышением температуры возрастает. Точка 2 на Т—S-диаграмме лежит выше и правее точки 1. Таким образом, площадь фигуры S1-I-2S2 определяет количество подведенной к газу теплоты. Одновременно при изохорном процессе эта же площадь характеризует прирост внутренней энергии. [c.29]

Карбиды, силиды. Железо с углеродом образует два соединения— крайне неустойчивый карбид состава Fea , который обычно переходит в карбид состава РезС, называемый цементитом-, последний также термодинамически неустойчив, но при растворении в железе его устойчивость повышается и в составе различных сталей находится именно цементит. Энтальпия образования цементита + 25 кДж/моль, энергия Гиббса образования +18,8 кДж/моль. Цементит представляет собой серые кристаллы ромбической системы, очень твердые, с плотностью 7,7 г/см и температурой плавления 1560°С энтропия Ре С 108 Дж/(моль-К). В воде не растворяется, с кислотами реагирует е выделением водорода. Цементит хорошо растворим в Y-железе, меньше — в б-железе и совсем мало в Oi-железе. Иэ диаграммы состояния еистемы Ре — РезС (рис. 50) видно, как изменяется растворимость цементита в железе в зависимости от температуры. Твердый раствор цементита в v-железе называется аустенитом. Растворимость цементита в 7-железе при эв- [c.305]

Энергия и энтальпия как потенциалы в расчетах почти не используются, ввиду totq что условия их применения (соответственно S, У = onst и S, Р = onst) редко встречаются в практике. Применение различных диаграмм (энтальпия — энтропия, энтальпия — температура, энтальпия — концентрация и др.) не противоречит сказанному, так как здесь речь идет не о тепловых расчетах. [c.107]

Таким образом, если ожижать газ с предварительным сжатием, то часть тепла отводится от газа в процессе сжатия при температуре окру, жающей среды Го. Чем выше давление предварительного сжатия, тем больше доля отводимого тепла. Можно представить и такой процесс ожижения, при котором все тепло отводится только в процессе сжатия. Для этого нужно сжать газ до такого давления рю на рис. 1), чтобы после сжатия можно было охладить газ и перевести его в жидкость без отвода тепла (адиабатно). Так как обратимая адиабата (из-энтропа) на s—Г диаграмме изображается вертикальной линией, то точка 10 должна быть расположена на пересечении изэнтропы, проходящей через конечную точку процесса 6 и изотермы Го. При адиабатном (изэнтропном) расширении от давления рю до давления ро, когда внешняя работа газа совершается за счет его внутренней энергии до температуры Т = 1, в результате получается жидкость, состояние которой отвечает точке 6. [c.17]

Хотя вопросам повышения коэфициента полезного действия двигателей уделялось очень много внимания, до сих пор мало что известно об эффективности процесса сгорания топ лива в условиях двигателя. Другими словами, еще неизвест но, какая доля полезной химической энергии топлива превра щается при горении в тепло, могущее быть использованным для совершения работы. Обычно применяется метод сравне ния давления, развивающегося в сгоревших газах, с давлением, подсчптанны.м на основании точных данных теплоемкостей и констант равновесия, полученных спектрос1даппческим методом. Для облегчения этой работы Хоттель с сотрудника-лш [62] построили для двигателя внутреннего сгорания энтропийные диаграммы, аналогичные диаграммам Молье для пара. На такой диаграмме нанесены для определенного состава смеси топлива с воздухом see представляющие интерес термодинамические параметры, а именно температура, давле нпе, удельный объем, внутренняя энергия, теплосодержание и энтропия. Таким образом, устраняется необходимость в трудоемких подсчетах, обычно проводи.мых. методом последовательных приближений. [c.204]

Это выражение связывает температуру и активность компонента А в жидкости, находящейся в равновесии с твердой фазой А. Из анализа фазовых диаграмм и термодинамических данных (теплоты плавления и растворения) можно найти зависимость активностей от состава растворов, а следовательно, оценить и концентрационную зависимость свободной энергии Гиббса (G), энтропии (S) и химического потенциала .i dG/dti [81. В некоторых случаях можно получить удовлетворительное описание свойств растворов, если свободную энергию (G) выразить через активности и принять, что энтропи i идеально зависит от концентрации (х) (см. Гильдебранд I9J). Это соответствует уравнению Ван-Лаара (111.18), где Р = onst, и не зависит от состава (х). Было обнаружено, что такое поведение определяет ход кривой ликвидуса в системах, образованных германием и кремнием с многими растворенными веществами 10]. Другой пример достаточно простого поведения ( простые смеси) приводится в монографии Гуггепгейма (11). Кривые ликвидуса для систем, образующих химическое соединение, рассматриваются в разд. V. 1. [c.99]

На рис. 2.1 в диаграмме Т—S показан идеальный цикл, круговой процесс, в котором рабочее тело не расходуется, для термостатиро-вания какой-либо среды. Газообразное рабочее тело изотермически (температура окружающей среды Т постоянна) сжимается в компрессоре К1 с передачей в окружающую среду теплоты i,, и затратой работы Ajti- На участке /—2 энтропия рабочего тела уменьшается на AS. Изоэнтропийное расширение и охлаждение рабочего тела в детандере Д1 на участке 2—3 сопровождается использованием части энергии для проведения внешней работы Ад . Другая часть работы А 2 реализуется в детандере Д2, находящемся в камере с термостатируемой средой, где изотермически (Тх = onst) отбирается теплота от охлаждаемого тела к охлаждающему (рабочему). В компрессоре К2 затрачивается работа А,,2 на изоэнтропийное сжатие и нагревание рабочего тела, затем оно возвращается в начало цикла— в точку . [c.52]

Цикл идеальной холодильной машины. Сжатие паров холодильного агента в цикле идеальной компрессионной машины происходит адиабатически, при постоянной энтропии 5" = oпst, т. е. без теплообмена с окружающей средой. За счет затраченной работы сжатия АЬ. энергия хо.лс-дильного агента увеличивается и температура его повышается от до Т (см. диаграмму на рис. 498). [c.717]

Рассмотрим бинарную систему 1—2, в которой как жидкие, так и твердые растворы идеалшы. (Приведенное описание равновесия в системе твердое тело -жидкость справедливо для равновесий любых других двух фаз жидкость — газ или двух твердых фаз). Относительные положения кривых, их энергии Гиббса представлены в серии диаграмм на рис. 8.5. При высоких температурах (например, Тх) энергия Гиббса жидкой фазы ниже, чем твердой во всех составах. При охлаждении кривые энергии Гиббса как жидкой, так и твердой фазы смещаются вверх, но кривая жидкой фазы смещается вверх более быстро, так как энтропия ее обычно выше, чем твердой фазы. [c.186]

С помощью термохимических расчетов, основанных на определении энтальпии, энтропии и свободной энергии в основной системе кремнезема, Мозесман и Питцер построили диаграмму фазовых равновесий для модификаций кремнезема (фиг. 433). Данные вычислялись по определениям Сосмана изменений объйиов з и величины изменений давление — температура по уравнению йР1йТ = Д5/ДК. Вызывает сомнение вопрос, можно ли такой способ расчета применять к превращениям типа р-кристобалита, которые протекают постепенно. Для превращения скачком этот метод достаточно надежен и представляется возможным. Точно так же допущение, согласно которому пограничные кривые можно приближенно изобразить прямыми линиями, отвечает результатам Бриджмена , по крайней мере при давлениях до нескольких тысяч атмосфер. Относительно условий устойчивости фаз можно считать очевидным, что кварц находится в состоянии устойчивого равновесия с расплавом при умеренно высоких давлениях, в тройной точке кварц —кристобалит —расплав при 1715 10 Ч] и 1160 500 атм. Вторая тройная точка кристобалит — [c.405]

Аналогичное, но более углубленное и более широкое (по числу графиков) исследование было проведено Хоугеном и Ватсоном Усредненную диаграмму для отклонения газов от идеальности Хоуген и Ватсон построили только для семи (а не 20, как Додж) газов На, Ng, Og, NHg, СН4, sHg, 5H12. Это хотя и несколько повысило точность, но не в очень большой мере, так как свойства перечисленных газов существенно различны. По этой диаграмме (в области небольших т и л), используя термодинамические соотношения, Хоуген и Ватсон построили диаграмму усредненного отступления внутренней энергии реального газа U от внутренней энергии идеального газа i/ и аналогичные диаграммы для энтальпии, энтропии и теплоемкости. В качестве примера рис. 28 воспроизводит одну из диаграмм Хоугена и Ватсона. Здесь на оси ординаТ отложены усредненные отступления энтропии 5 реального газа от энтропии идеального газа при тех же 7" и р, а на оси абсцисс даны в логарифмическом масштабе приведенные давления значения приведенной температуры указаны около каждой кривой. Понятно, что рискованно применять такие диаграммы для веществ, имеющих свойства, сильно отличающие их от упомянутых выше газов, выбранных в качестве стандарта для усреднения. Тем не менее и несмотря на невысокую точность этих диаграмм, они очень полезны для ориентировочных расчетов. [c.274]

Химические методы выделения металлов вызывают особый интерес. Весовое содержание кислорода в земной коре составляет 50%, и поэтому неудивительно, что многие металлы находятся в природе в виде соединений с этим высокоэлектроотрицательным элементом. Если металлы встречаются в природе в виде сульфидов, последние легко можно превратить в соответствующие окислы путем прокаливания на воздухе. Поэтому основной проблемой получения металлов является восстановление их окислов. В разд. 8.1. было отмечено, что движущей силой химической реакции является уменьщение ее свободной энергии. Эта величина, определяемая уравнением (8.6), зависит от температуры, если энтропия изменяется существенно. Наиболее удобным способом представления таких данных о свободной энергии является графический метод (Эллингем, 1944), в котором изменение в зависимости от температуры для ряда реакций (на 1 моль общего реагента) изображают на одной диаграмме. Все реакции в данном случае представляют собой восстановление окислов металлов, и поэтому общим реагентом является кислород. На рис. 9.1 приведена такая зависимость для некоторых наиболее важных металлов. [c.335]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология