Изолированная система энергия

Принцип равновесия Гиббса. Для -компонентной г-фазной системы при постоянстве ее внутренней энергии V, объема К и чисел молей компонентов и (г = 1, 2,. .., ) условие Т. р. заключается в том, что при всех возможных изменениях параметров состояния энтропия 5 системы остается неизменной или уменьшается. Иными словами, энтропия изолир. системы при Т. р. имеет условный максимум [c.541]

С помощью Э. формулируются условия достижения термодинамич. равновесия системы при постоянстве ее внутр. энергии, объема и числа молей 1-го компонента (изолир. система) и условие устойчивости такого равновесия [c.482]

Рассмотрим цилиндр с двумя отделениями. Первое, объемом К,, заполнено идеальным газом. Второе, объемом К,, вакуумировано. Если открыть заслонку между двумя отделениями, то газ необратимо расширится и займет объем К, + К,. Так как система изолирована, ее энергия не изменится, а так как энергия идеального газа зависит только от его температуры (см. 1.2.5), то не изменится и температура. Чтобы рассчитать соответствующее увеличение энтропии, предположим, что поршень без трения сжимает газ до первоначального состояния обратимо в условиях взаимодействия с окружающей средой. На этом новом пути перехода энергия не изменяется, так как она является функцией состояния, зависящей только от температуры. Следовательно, [c.27]

Принцип Больцмана. Рассмотрим систему, состоящую из термостата Т и заключенной в нем макроскопической подсистемы А. Система Т - - А изолирована, ее энергия фиксирована. Согласно принципу Больцмана термодинамическая вероятность W какого-либо равновесного или неравновесного состояния системы определяется соотношением [c.124]

Наполненный газом и снабженный свободно двигающимся поршнем цилиндр изолируем от окружающего пространства теплоизоляционным материалом. С наружной стороны на поршень поместим груз. Из-за груза давление внутри цилиндра больше атмосферного. Если удалить груз, газ расширяется, производя работу против атмосферного давления. Эта работа производится, очевидно, только за счет внутренней энергии, так как извне система энергии не получает. Термодинамическое уравнение принимает вид [c.288]

Система (рис. 26) содержит искробезопасный источник питания с динамическим элементом искрозащиты 2 и датчиком начала разряда 3, неразветвленный участок 4 линии связи, диодные мосты 5, 6. ответвления 7, 8, нагрузки 9. 10. В номинальном режиме передачи энергии от источника питания 1 к нагрузкам 9, 10 в распределенных емкостях линии связи запасается энергия. При коротком замыкании в линии связи (например, в ответвлении 7) датчик начала разряда 3 вырабатывает сигнал, включающий элемент искрозащиты 2. Последний изолирует линию связи от энергии источника питания 1. Распределенная емкость ответвления 8 подключена к участку 4 через встречно включенные диоды моста 6 поэтому энергия, запасенная в ответвлении 8, также оказывается изолированной от неразветвленного участка 4 и ответвления 7. [c.181]

И изолирована (т. е. нет обмена энергией между газом и окружающей средой), то общая энергия газа будет просто равна кинетической энергии беспорядочно движущихся молекул. Следовательно, термодинамические свойства газа будут полностью определяться этой общей энергией и его объемом. В этом случае, зная функцию распределения для скоростей молекул (при равновесии), можно было бы однозначно определить свойства системы. [c.128]

Источники воспламенения в условиях производства весьма разнообразны как по своему появлению, так и по параметрам. Наиболее вероятными являются открытый огонь и раскаленные продукты горения нагретые до высокой температуры поверхности технологического оборудования тепловое проявление механической и электрической энергии тепловое воздействие химических реакций. Источниками воспламенения могут быть разнообразные технологические нагревательные печи, реакторы огневого действия, регенераторы, в которых выжигают органические вещества из негорючих катализаторов, печи и установки для сжигания н утилизации отходов, факельные устройства для сжигания побочных и попутных газов и др. Основной мерой пожарной защиты от подобных источников воспламенения является исключение возможного контакта с ними горючих паров и газов, образовавшихся при авариях и повреждениях. Поэтому аппараты огневого действия располагают на безопасном от смежных аппаратов удалении или изолируют их, размещая в закрытых сооружениях и помещениях. В случае невозможности выполнения подобной рекомендации предусматривают автоматически действующие системы контроля аварийных ситуаций (газовый анализ среды) и установки блокирования открытых источников воспламенения. [c.83]

Выражение в квадратных скобках равно увеличению энтропии всего объема Ух при образовании критического зародыша. Так как система изолирована, то прирост энтропии равен изменению при образовании критического зародыша термодинамического потенциала системы, деленного на Т. Изменением интенсивной величины— температуры можно пренебречь ввиду большой величины объема У . Так как мы включали в (3.161) в свободную энергию объема V член кТ 1п М,, взятый из выражения для термодинамического потенциала раствора, мы должны его учитывать и теперь. Это приведет к тому, что изменение термодинамического потенциала будет на соответствующую величину превышать гиббсову работу образования критического зародыша. В формуле (3.161) фигурирует число молекул в объеме У, а не во всем объеме V.,, так как мы подсчитывали вероятность появления зародыша именно в объеме У, а если мы имеем информацию, что зародыш появился именно там, то это и уменьшает энтропийный член 1п Ы до величины 1пЛ//. Это пример эквивалентности информации отрицательной энтропии. В итоге, подставляя газокинетическое выражение для О, получим вместо формулы (3.166) выражение [c.287]

При определенных условиях можно дать наглядное толкование свободной энергии Гельмгольца. Рассмотрим систему в термическом равновесии с резервуаром (термостат), который поддерживает температуру постоянной. Пусть система и термостат вместе будут адиабатически изолированы. Диатермическая перегородка между системой и резервуаром предполагается неподвижной, так что в этом случае резервуар сам по себе не совершает работы. Работа, произведенная системой в обратимом процессе, согласно условию (21.18), равна [c.106]

Простейшим физическим процессом, который протекает самопроизвольно и с которым очень часто приходится иметь дело, — это процесс передачи теплоты от более горячего тела к более холодному Например, если привести в контакт два куска металла, один из которых горячий, а другой холодный, то температура обоих металлов со временем выровняется. Будем предполагать, что рассматриваемая система изолирована и теплопередача в окружающую среду отсутствует. Следовательно, часть внутренней энергии одного металла передана другому. Этот процесс теплопередачи происходит в отсутствие каких-либо внешних сил или устройств, вызывающих процесс переноса теплоты. Полная энергия системы при этом не меняется. [c.19]

В ходе этой реакции происходит перераспределение энергий связей сумма энергий связей молекул хлора и водорода меньше суммы энергий связей в двух молекулах хлороводорода. Обозначим разность энергий связей через D. В результате реакции происходит выделение энергии ДД которая расходуется на нафев исходных веществ и продуктов реакции. Однако это обстоятельство не должно было бы служить основанием для самопроизвольного протекания реакции внутренняя энергия системы не меняется, поскольку система полностью изолирована. Таким образом, энергия системы постоянна, а процесс идет. Причина самопроизвольного протекания процесса только в том, что термодинамическая система стремится принять наиболее вероятное состояние из всех возможных. [c.20]

Если система изолирована неполностью и имеет возможность изменять свой объем и обмениваться энергией с окружающей средой (но без обмена веществом), то она называется закрытой. [c.227]

Так как система изолирована, то процесс адиабатический, следовательно, ДР=0. Таким образом, единственным источником работы является изменение внутренней энергии газа, т. е. [c.34]

В качестве примера вычисления возрастания энтропии в простейшем необратимом процессе рассмотрим расширение идеального газа, подобно описанному в опыте Гей-Люссака. Допустим, что газ из сосуда I расширился и занял объем сосудов I и II. При этом согласно определению идеального газа температура при расширении будет оставаться неизменной, поскольку система изолирована и общая энергия, стало быть, не меняется. Теперь для оценки возрастания энтропии в этом процессе необходимо возвратить эту систему в исходное состояние с помощью стандартной системы пружина — резервуар с той же самой температурой, что и температура газа, т. е. Ти Работа, выполненная пружиной, и теплота, поглощенная резервуаром, в изотермическом процессе согласно первому началу термодинамики выражаются уравнением [c.96]

В изолированной системе энергетические изменения ограничиваются работой и внутренней энергией. Если система не изолирована, то она обменивается энергией с окружающей средой. [c.14]

Переход теплоты от горячего тела к холодному необратим. Поэтому приращение количества теплоты в системе, происходящее при низкой температуре, более необратимо, чем при высокой температуре. Действительно, используя систему, где произошел второй процесс, в качестве теплоотдатчика, а ту систему, где имело место изменение при более низкой температуре, в качестве теплоприемника (при условии, что обе системы изолированы от внешней среды), можно совершить между ними цикл Карно и получить некоторую работу. В то же время процесс при прочих равных условиях тем более необратим, чем больше передается теплоты, так как не только теплота переходит от высшего уровня к низшему, но и все виды энергии гри всяком процессе стремятся перейти в теплоту, что также необратимо. Если сопоставить эти рассуждения с уравнениями, определяющими Л5, то утверждение, что энтропия является мерой необратимости процесса, станет очевидным. [c.87]

В белках я-электронные системы сравнительно слабо проявляют себя. Исключительного развития эти системы достигают в соединениях, составляющих механизмы репликации и передачи наследственных признаков. Общей чертой биологически активных структур является сочетание в них областей (групп атомов), богатых энергией, групп, содержащих объединенные и обширные я-орбитали, и участков, разделяющих те и другие. Группы, богатые энергией, — это, как правило, остатки фосфорной кислоты, активные группы — органические основания определенных типов, а изолирующие вставки — углеводы (рибоза или дезоксирибоза). По такой схеме построена уже упоминавшаяся выше аденозинтрифосфорная кислота (основание —аденозин, углевод —рибоза, группа, богатая энергией, — трифосфатная —О—Р—О—Р—О— —Р—ОН). [c.349]

Решение проблемы состоит в использовании вероятностного подхода, что является оправданным по следующим соображениям. Статистическая физика изучает системы, образованные огромным числом частиц, так что мы имеем дело с массовыми явлениями, исследование которых как раз и составляет предмет теории вероятностей. Кроме того, вероятностный характер описания вытекает из самой постановки задачи, которая с позиций механики формулируется неоднозначно, неполностью. О системе имеется слишком ограниченное число данных не определено начальное состояние системы взаимодействие со средой, если система не изолирована (обменивается с окружением энергией, веществом), описывается также неполно. [c.8]

Микроканоническое распределение. Система почти строго изолирована для нее заданы число частиц N, объем V и энергия Е, значение которой может изменяться в узком интервале от до + АЕ. Заданному интервалу значений энергии отвечает AQ (Е) квантовых состояний, каждое из которых может осуществиться для системы с равной вероятностью. Обозначим через Wi вероятность того, что система находится в -м квантовом состоянии с энергией Ei- Микроканоническое распределение запишется следующим образом [c.163]

Если система изолирована, т. е. не обменивается энергией с окружающей средой, то йи = 0 и энергия постоянна. Таким образом, первый закон термодинамики — это приложение более общего закона сохранения энергии к термодинамическим процессам. Энергия не исчезает и не появляется она только переходит из одной формы в другую. [c.13]

В изолированных системах составляющие баланса ограничиваются внутренней энергией и работой. Если же система не изолирована, то она обменивается энергией с окружающей средой. Поступающая извне энергия может расходоваться как на производство работы (например, при расширении газа), так и на увеличение внутренней энергии системы (повышение температуры). [c.10]

Э>Т11"ур-ни Я служат основой эксперим. определения термодинамич. потенциалов в разл. процессах. г. Ф. Воронин. tEPMOДИHAMИЧE KOE РАВНОВЕСИЕ, состояние термодинамич. системы, не изменяющееся во времени и не сопровождающееся переносом через систему в-ва или энергии. Если состояние системы не изменяется во временн, но есть поток в-ва или энергии через систему, состояние систе-1<1(>1 наз. стационарным. Т. р. подразумевает, в частности, одВобрем. выполнение условий термич., мех. и хим. равновесия в спсте.ме, а таклсе отсутствие градиентов концентраций в-в в фазах системы и, след., процессов диффузии. Т-, Р- между двумя или неск. фазами в-ва наз. фазовым равновесием. Параметры состояния при Т. р., строго говоря, НР сохраняются постоянными, а флуктуируют около нек-рых статистических средних значений обычно в термодинамич. системе эти флуктуации пренебрежимо малы. Изолиров. система со временем всегда приходит к равновесию и не может самопроизвольно из него выйти. [c.568]

I), а циклическое переходное состояние согласованной р-ции Дильса-Альдера (этилен -I- бутадиен) по строению напоминает беизол (рис. 1, II). л-Электроны заместителей R и R включаются в общую делокализованную систему электронов. Относит, мерой энергии активащ1и р-ции, а следовательно и P. ., может служить энергия стабилизации переходного состояния (энергия делокализации), т.е. разность между энергией сопряженной системы л-электронов переходного состояния и энергией л-электронов в изолир. реагентах. Энергию стабилизации можно рассчитать полу-эмпирцческими методами квантовой химии, напр, методом Хюккеля. Вычисляя энергию стабилизации, можно предсказывать Р. с, хим. соединения во мн. р-циях (иллюстрации см. на рис. 2). [c.214]

Буква 5 означает бесконечно малую вариацию величины, в т. ч. флуктуацию, в отличие от знака дифференциала, означающего действительно малое изменение величины в реальном процессе. Знак равенства имеет место при протекании в системе обратимых процессов, знак неравенства-необратимых (в случае изолир. системы). Принцип равновесия можно выразить также через термодинамические потенциалы-шутр. энергию и, энтальпию Н, энергию Гиббса С, энергию Гельмгольца Г-при условиях, характеризуемых постоянством соответствующих параметров состояния. Т. р. отвечает условный минимум термодинамич. потенциалов [c.541]

ТЕМПЕРАТУРА, физическая величина, характеризующая. состояние термодинамич. равновесия макроскопич. системы. Одинакова для всех частей изолиров. системы, если нет перехода энергии (теплоты), от одной части системы к другой. Если изолиров. система не находится в равновесии, то с течением времени переход энергии (теплоты) от более нагретых частей системы к менее нагретым приводит к выравниванию Т. (первый постулат, или нулевое начало термодинамики). Т. определяет распределение образующих систему частиц по скоростям и энергиям (распределение Максвелла — Больцмана), степень ионизации газа (см. Плазма) я др. св-ва в-ва. [c.562]

Из первого закона термодинамики следует, что вечный двигатель первого рода, т. е. двигатель, получающий всю или часть энергии из ничего, принципиально не может быть сконструирован. Таким образом, общая энергия полностью изолированной системы остается постоянной. (Если система не изолирована, общая энергия ее может изменяться.) Мы обозначим эту общую энергию Е. Она может слагаться из теплоты (которая, как показал Рамфорд, представляет собой одну из форм энергии), из механической или химической энергии или, временами, из других форм энергии. Термодинамика как наука выросла на изучении процессов, в ходе которых теплота при помощи соответствующих машин частично превращается в работу. Обозначим количество полученной системой теплоты через Р, а произведенную работу — через тогда можно составить простое уравнение [c.153]

Докажем, что внутренняя энергия является функцией состояния. Пусть при переходе системы из первого состояния во второе по одному пути изменение внутренней энергии равно ДУд, а по другому пути — А[Ув, т. е. предположим вначале, что изменение внутренней энергии зависит от пути процесса. Если величины АС/а н А Ув различны, то, изолируя систему и перёходя из состояния / в состояние 2 одним путчем, а затем обратно из состояния 2 в состояние 1 другим путем, получали бы выигрыш или потерю энергии Д(7в — А /а- Но по условию система изолированная, т. е. она не обменивается теплом и работой с окружающей средой и запас ее энергии согласно первому началу термодинамики должен быть постоянным. Таким образом, сделанное предположение ошибочно. Изменение внутренней энергии при переходе системы из состояния 1 в состояние 2 не зависит от пути процесса, т. е. внутренняя энергия является функцией состояния. [c.86]

В этой части ответим на вопрос, почему возникают МСС. Следуя [1-7], изложим статистическую термодинамику МСС. Предположим, что МСС изолирована и состоит из бесконечно большего числа компонентов. Пусть системы квазиидеальны, тогда энергия взаимодействия компонентов аддитивна. Все фазы в составе МСС, например, паровая и жидкая подсистемы равновесны и устойчивы к изменению числа компонентов при постоянной температуре и давлении. Критерием различия комгюнентов является различие свойств Если свойство не изменяется с изменением числа компонентов, то система монокомпонентна. Вопрос о различии компонентов экспериментальный, чем точнее методы, тем больше компонентов в системе обнаруживается в ходе опытов. В качестве математического различия можно ввести критерий различия [c.19]

Будем рассматривать только самопроизвольно протекающие химические реакции, для которых Е>0. Электрохимические цепи такого вида называют гальваническими элементами. Если <1 /с17 <0, то химическая реакция, протекающая в гальваническом элементе, может быть только экзотермической (АЯсО). Поскольку при ее протекании энтропия уменьшается (Д5<0), то работа гальванического элем та должна сопровождаться выделением теплоты. Следовательно, в условиях теплоизоляции электрохимическая система будет нагреваться. Таким образом, при работе гальванического элемента в условиях йЕ/йТ<0 за счет убыли энтальпии совершается электрическая работа пЕЕ и выделяется теплота в количестве пРТ АЕ/АТ. Если АЕ/йТ= = 0, то реакция также может быть только экзотермической (АЯ<0). Так как А5=0, то работа гальванического элемента, совершаемая за счет убыли энтальпии, не должна сопровождаться тепловыми эффектами. Если с1 /с17>0, то протекающая в гальваническом элементе химическая реакция сопровождается ростом энтропии А5>0. Поэтому при работе такого элемента происходит поглощение теплоты из окружающей среды. Если же электрохимическая цепь изолирована, то она охлаждается. При условии АЕ/йТ О химическая реакция в элементе может быть как экзотермической, так и эндотермической. Если АЯсО, то электрическая работа совершается за счет убыли энтальпии и за счет энтропийного члена 7 d /d7 >0. Если АЯ=0, то электрическая работа совершается только за счет роста энтропии в системе. Обычный путь использования химической энергии реакции через выделяющуюся теплоту здесь невозможен, так как тепловой эффект равен нулю. Наконец, если реакция эндотермическая (АЯ>0), но ТАЕ/йТ>АН/пР, то согласно уравнению (VI.24) от гальванического элемента можно получить работу. В этих условиях за счет энтропийного фактора (т. е. за счет роста энтропии системы) не только совершается электрическая работа, но и увеличивается энтальпия системы. Электрохимические цепи, от- [c.121]

Первый закон термодинамики устанавливает эквивалентность различных форм энергии, в частности, внутренней энергии, теплоты и работы. Если система изолирована от окружающего мира, то ее внутренняя энергия остается неизменной. С точки зрения первого закона возможны и равновероятны любые процессы, в которых вместо исчезнувшего одного вида энергии появится эквивалентное количество другого вида. Так, первому закону не противоречило бы поднятие груза или закручивание какой-либо пружины за счет внутренней энергии окружающей среды. Почему, в самом деле, камень, лежащий на земле, не может подняться на какую-то высоту за счет охлаждения окружающего воздуха Однако не поднимается Переход теплоты от менее нагретого тела к более нагретому означал бы лишь перераспределение энергии внутри системы и также не противоречил перврму закону. Однако известно, что сосуд с водой никогда не закипит на холодной плите. Иными словами, первый закон ничего не говорит о возможности и вероятности того или иного процесса, связанного с превращением энергии или ее перераспределением. [c.64]

В основе этих методов лежит закон распределения молекул по энергиям — закон Больцмана. Для вывода этого закона представим, что изучаемая газообразная система состоит из очень большого числа N молекул. Она обладает заданной полной (внутренней) энергией U и занимает постоянный объем о. Таким образом, с термодинамической точки зрения система изолирована U = onst, v = onst). [c.194]

Энергия взаимодействия между двумя атомами может быть определена, если приравнять энергию изолированных атомов нулю. Получившаяся кривая потенциальной энергии показывает уменьшение энергии системы, по сравнению с энергией изолиро- [c.162]

Ядра изолированы от окружающей их решетки электронными оболочками и не могут отдать избыточную энергию путем соударений. Вероятность спонтанного (самопроизвольного) излучения в радиоволновом диапазоне ничтожно мала (например, время жизни протона в возбужденном состоянии равно лет). Существует, однако, безызлучательный путь отдачи энергии ядрами, называемый релаксацией. Дело в том, что в каждом образце, содержащем магнитные ядра, возникают слабые флуктуирующие (хаотически меняющиеся) локальные магнитные поля, обусловленные межмолекулярными и внутримолекулярными движениями. Эти магнитные поля содержат весь спектр колебаний, в том числе и тех, которые совпадают с частотой ларморовой прецессии магнитных ядер данного изотопа. Соответствующая компонента этого локального поля может вызвать переход того или иного прецессирующего ядра с верхнего уровня на нижний путем резонансного взаимодействия с ним. Энергия этого перехода передается элементам решетки в виде дополнительной поступательной, вращательной или колебательной энергии, т. е. превращается в тепловую энергию образца. Такой процесс охлаждения ядерных спинов называется спин-решеточной релаксацией. Он будет происходить довольно часто, поскольку, как показывает расчет, вероятность вынужденного излучения или ядерного магнитного резонанса велика (в противоположность спонтанному излучению). Система возбужденных ядер получает возмож- [c.22]

Если система изолирована и в ней совершается круговой процесс, то Л = Q = —Aiy = О и = i/з =. .. = onst, т. е. запас внутренней энергии не изменяется внутренняя энергия изолированной системы постоянна. Эхо — также формулировка первого закона. [c.74]

Пусть стабилизация системы А+В происходит за счет переноса заряда с ВЗМО системы А на НСМО системы В. Уход электрона с занятой МО, где он связывал реагирую-, щий центр (атом) с другими атомами молекулы А, ослабляет эту связь, что приводит к увеличению расстояния между реагирующим атомом и остальными атомами молекулы А. Атом как бы изолируется от остальной части молекулы, в результате чего энергия ВЗМО увеличивается, и уход электрона с этой МО энергетически выгоден. Это означает, что в разложении, (1Х, 9) вес конфигурации с переносом заряда возрастает, вместе с чем повышается роль делокализационной энергии в стабилизации системы А+В, причем не только на начальной стадии реакции, но и на стадии, близкой к переходному состоянию. Такое самоускорение химического взаимодействия, возможно, представляет собой один из основополагающих принципов химических реакций. [c.197]

Если энергия системы задана в указанном смысле, т. е. лежит в интервале Е, Е + АЕ, то вероятность того, что система находится в данном макросостоянии, пропорциональна величине фазового объема. Поэтому вполне логично определить и энтропию изолиро-, ванной системы как величину, пропорциональную логарифму фа- [c.301]

Когда изолированная термодинамическая система подвергается превращениям, приводящим ее к состоянию, отличному от начального состояния, изменение внутренней энергии А (/ равняется нулю. Поскольку система изолирована, она не может осуществлять обмеп энергией с внешней средой. Значит, в этом случае = О и = 0. [c.166]

Если при иэ.мсненин в системе производится большая энтропня, то максимальное количество работы больше, чем —AU (так как TAS положительно). Объяснение состоит в том, что система не изолирована и поэтому в нее может притекать теплота и служить источником энергии для производства работы, если А5 (системы) поло- [c.158]