Максимальная работа процесса при равновесии

Рассмотренные взаимодействия металла с раствором, приводящие к равновесию, показывают, что скачок потенциала на границе металл— раствор препятствует дальнейшему окислению или восстановлению. Поэтому равновесный потенциал может служить мерой максимальной работы процесса, которая стремится самопроизвольно совершиться на металле в растворе. [c.7]

В ходе процесса система может преодолевать действующие на нее внешние силы и тем самым совершать работу. Чаще всего совершение работы связано с увеличением объема системы, находящейся под действием внешнего давления. Представим себе цилиндр, содержащий газ под давлением р и закрытый поршнем с площадью сечения 8 (рис. 46). На поршень снаружи действует сила Р. В качестве условия равновесия или равновесного процесса, протекающего при равенстве действующей и противодействующей сил, примем равенство Р = р8. Тогда максимальная работа процесса расширения, соответствующая поднятию предельного груза весом Р на высоту (11, [c.323]

Если пластинки соединить проволокой, то разница этих потеН" циалов пластинок и образование контактной разности потенциалов металлов Zn/ u приводят к переходу соответствующего числа электронов с цинковой пластинки на медную. Это нарушает равновесие двойного слоя на обеих пластинках, и с цинковой пластинки выделится вновь некоторое число ионов в раствор, а на медной пластинке разрядится соответствующее число ионов Си +. Таким образом, снова возникает разность в зарядах пластинок, вызыва-ющая переход электронов с цинковой пластинки на медную и дальнейшее течение описанных переходов ионов. В результате возникает самопроизвольно протекаюш,ий процесс, при котором цинковая пластинка растворяется, а на медной разряжаются ионы Си + и выделяется металлическая медь. Переход электронов по проволоке от цинковой пластинки к медной дает электрический ток. Помещая на пути его электроизмерительные приборы, можно этот ток количественно характеризовать. Его можно использовать для проведения тех или иных процессов. С другой стороны, включая в цепь сопротивление, можно затормозить процесс или полностью остановить его. Включив равную по величине, но противоположно направленную разность потенциалов для того, чтобы процесс протекал в практически обратимых условиях, можно определить максимальную работу процесса и условия равновесия. [c.413]

Для таких систем условия возможности самопроизвольного течения процесса и условия равновесия удобнее выражать не через энтропию, а через максимальную работу процесса. [c.146]

Зная максимальную работу процесса, можно определить направление течения той или иной химической реакции. Так, если Л больше нуля, т. е. если сродство положительно, то реакция пойдет в прямом направлении, если Л = О, то система будет находиться в состоянии равновесия, если же Л а меньше нуля, реакция пойдет в обратном направлении. [c.99]

Такой односторонний переход электронов по проводнику и есть электрический ток. Помещая на пути его электроизмерительные приборы, можно этот ток количественно характеризовать его можно использовать также для проведения тех или иных процессов. С другой стороны, включая в цепь сопротивление, можно затормозить процесс или полностью остановить его. Включая равную по величине, но противоположно направленную разность потенциалов, чтобы наш процесс протекал в практически обратимых условиях, можно определить максимальную работу процесса и условия равновесия. Разность потенциалов между электродами элемента в таких — обратимых — условиях его работы и называется электродвижущей силой элемента. [c.310]

Процесс, изображенный графически на рис. I, 2в, п р о х о-дит в прямом и обратном направлении через одни и те же состояния, бесконечно близкие к равновесию. Этот процесс называется равновесным. Работа равновесного процесса имеет максимальную величину по сравнению с неравновесными процессами (графически изображенными на рис. I, 2а и I, 26) и называется максимальной работой. [c.35]

Для получения максимальной работы требуется равенство действующей и противодействующей сил. Такое равенство означает равновесие, поэтому гипотетические процессы, мысленно осуществляемые с соблюдением этого условия, называют равновесными. Ясно, что равновесный процесс практически не осуществим, но приблизиться к нему можно, в принципе, сколь угодно близко, если уменьшать разницу действующей и противодействующей сил вплоть до бесконечно малой величины. Чем меньше эта разница, тем медленнее будет протекать процесс в пределе продолжительность его будет стремиться к бесконечности. Таким образом, равновесные [c.17]

Здесь знак равенства относится к обратимому процессу, и уравнение (П1.4) в этом случае определяет максимальную работу Лмакс. Причем Лй акс может рассматриваться как разность значений-функции U — TS. Эта функция играет важную роль при изучении равновесия в изотермических процессах. Она называется энергией Гельмгольца или изохорно-изотермическим потенциалом и обозначается символом Р. Тогда уравнение (П1.4) имеет вид [c.151]

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]

Система в адиабатической оболочке разделена на две части с объемами У и каждая из которых содержит один моль идеального газа при одинаковой температуре Т. Какую максимальную работу можно получить в процессе установления равновесия, если а) соединить обе части системы б) перегородка между подсистемами может свободно двигаться, но не допускает массо- и теплообмена Рассмотрите случаи одинаковых и разных газов. [c.13]

Важной характеристикой любого процесса является работа. Однако ее величина в одном и том же процессе в зависимости от способа его проведения может быть различной. Это обусловлено возможностью различных потерь ра-боты, например вследствие трения. В результате фактически произведенная или затраченная работа не полностью характеризует процесс. Для того чтобы получить точное представление о данном процессе, вводят понятие о максимальной работе, которая могла бы быть произведена в идеальных условиях. Это возможно лишь в некотором воображаемом процессе, в ходе которого и система, и окружающая среда все время находятся в состоянии теплового равновесия. Подобный процесс является обратимым— все промежуточные состояния при переходе системы из начального состояния в конечное в точности повторяются на обратном пути, т. е. они по существу представляют собой последовательность бесконечно близких друг к другу положений равновесия. Если система, совершившая обратимый процесс, возвращается в исходное состояние также обратимым путем, то после этого ни в системе, ни в окружающей среде не остается каких-либо изменений. Реальные процессы могут лишь приближаться к обратимым, но для этого они должны совершаться бесконечно медленно. [c.19]

Если токообразующий процесс провести в обратимых условиях, то гальванический элемент произведет максимальную работу Атах, которая равна убыли изобарного потенциала системы — AG. Изменение изобарного потенциала вызвано совокупностью электрохимических реакций на обоих электродах, т. е. химической реакцией типа (V.1), либо другими физико-химическими процессами (растворение, выравнивание концентраций, фазовое превращение и т. п.), протекающими обратимо. Заставляя элемент работать при почти полной компенсации его э.д.с. наложенной разностью потенциалов, т. е. при состоянии, бесконечно близком к равновесию, можно вычислить изменение изобарного потенциала системы AG через измеренную э. д. с. Действительно, если в химическую реакцию или в другой токообразующий физико-химический процесс вступили z г-экв каждого из участников процесса, то соответствующее количество электричества равно zF, а полезная работа электрического тока, равная убыли изобарного потенциала, определяется выражением [c.139]

Таким образом, для более полного анализа явлений и процессов необходимо к первому началу термодинамики добавить еще одну общую закономерность, позволяющую определить их качественные особенности. Для этой цели служит второй закон термодинамики, устанавливающий возможен или невозможен тот или иной процесс, в каком преимущественном направлении он будет протекать, когда система достигнет термодинамического равновесия и при каких условиях от системы можно получить максимальную работу. [c.50]

Максимальная работа в изолированной системе А при протекании обратимых процессов будет совершена, если ее состояние достигнет равновесия. Подставив выражения (5.54)-(5.56) в уравнение (5.53), получим [c.287]

Изменение энергии Гиббса АО является мерой химического сродства Уменьщение ее выражает максимальную полезную работу процесса при постоянном давлении, т е равно максимальной работе реакции за вычетом работы против внешнего давления При отрицательном значении АО реакция идет слева направо, при положительном имеет место обратная реакция, при значении А0=0 наступает истинное химическое равновесие Процессы, протекающие при лостоянных объеме и температуре, характеризуются изохорно-изотермическим потенциалом [c.49]

Обратная картина наблюдается, когда путем конечного увеличения силы, действующей, на поршень извне, производится сжатие содержащегося в цилиндре газа. Сжатие газа идет при этом с конечной скоростью, однако увеличенное давление не сразу распространяется ио всему объему газа, и поэтому слой газа, непосредственно прилегающий к поршню, оказывается бо- лее сжатым и давление в нем делается больше, чем во всей остальной массе газа. В этом случае в массе газа отрицатель-Ю ный градиент давления направлен от поршня к крышке ци-.5 линдра. В обоих рассмотренных случаях, идущих с конечной скоростью процессов расширения и сжатия газа, нарушается равновесие в исследуемой системе, и поэтому процессы эти не производят максимальной работы и не являются квази-статическими. [c.17]

Выражение (8) определяет максимальную полезную работу системы. Максимальная полезная работа зависит исключительно от начального II конечного состояний системы. Система может совершать полезную работу, если только она не находится в состоянии равновесия. В этом случае полезная максимальная работа положительна й > 0) и процесс является самопроизвольным. Если система находится в состоянии равновесия, то никакой полезной работы она совершать не может и для нее d V —0. Для того чтобы вывести систему из состояния равновесия, необходимо к системе приложить работу извне, и в этом случае dW <0. Такой процесс не является самопроизвольным. [c.4]

Процессы, происходящие в гальваническом элементе при замыкании внешней цепи, протекают самопроизвольно. В гл. II было показано, что эти процессы сопровождаются уменьшением свободной энергии в системе до установления равновесия в ней. Уменьшение свободной энергии есть мера максимальной работы, которую может совершить какая-либо система. Для гальванического элемента, следовательно, это уменьшение характеризует максимальную электрическую работу, совершаемую элементом, т. е. [c.123]

Чтобы обосновать это неравенство и установить такие фундаментальные широчайшие следствия этого неравенства, как теорема о возрастании энтропии, принцип положительной ( принцип максимальной ) работы и критерии термодинамического равновесия, мы должны прежде всего уточнить само разделение процессов на обратимые и необратимые. [c.71]

В качестве меры реакционной способности химической системы в настоящее время принята убыль ее гиббсовой энергии, ожидаемая в рассматриваемом процессе и равная максимальной работе процесса И мако = —Чем больше эта убыль энергии Гиббса, тем значительнее отклонение системы от состояния равновесия и тем больше ее склонность к совершению рассматриваемого процесса, т. е. тем больше ее химическое сродство [c.135]

Равновесие в конденсированных системах. Обычная для конденсированных систем задача заключается в розыскании равновесной температуры Т например температуры перехода 1. Для этого надо решить относительно температуры уравнение Л=0, так как, согласно второму началу термодинамики, в равновесии максимальная работа процесса А обращается в нуль. [c.364]

Мы получили две формы фундаментального уравнения Гельмгольца, которое обычно кладут в основу учения о химическом равновесии и которое является наиболее сжатым математическим выражением обоих начал термодинамики в применении к обратимым процессам. В нем А означает максимальную работу процесса за вычетом работы расширения и Q — его тепловой эффект, оба при i = onst или при /7 — oHst, смотря ПО условиям течения процесса. В дальнейшем мы будем для простоты отбрасывать индексы и писать [c.107]

Условию термодинамического равновесия при погружении металлического электрода в раствор его потенциалообразующих ионов соответствует скачок потенциала между электродом и раствором, устанавливающийся при равенстве скоростей прямой и обратной реакций и являющийся мерой максимальной работы процесса, самопроизвольно совершающегося на границе фаз, и называется абсолютным равновесным потенциалом электрода в данном растворе. [c.40]

Эксергия излучения определяется максимальной работой, которая может быть произведена при обратимом процессе приведения этого излучения в состояниз равновесия с окружающей средой /при Тд/ Ее вычисляют по уравнению [c.19]

Температура холодного тела Гг мсГжет быть различ- ной, а состояние химического равновесия для химической реакции может иметь место при различных температурах. Вследствие указанного величины максимальной работы и свободной энергии, хотя и определяют однозначно направление процесса, все же могут быть по [c.19]

Правильно, что критерием равновесия-, н самопроиз-иолыюстн процессов в неизолированных системах является максимальная работа. Однако ограничиться нрн этом учетом только работы расширения означает сильно сулить круг пронессов, к которым применим этот критерий. Действительно, рассмотрим, например, реакцию взаимодействия водорода с кислородом [c.102]

Практически все электролиты, за исключением алкилбен-зольных, должны работать в условиях максимальной осушки. Все растворы являются недостаточно устойчивыми при электролизе, поэтому продолжительность работы раствора накладывает существенные ограничения на использование процесса в промышленном масштабе. Наилучшие результаты получены при осаждении алюминия из комплексных алюмоорганических, эфирно-гидридных и алкилбензольных электролитов. Алкилбензольные электролиты могут работать в равновесии с атмосферной влагой. [c.111]

Это уравнение позволяет а) установить направление процесса (если /4 акс>0, то реакция может протекать только слева направо при Л акс<0 — только справа налево при Л макс = О реагенты реакции находятся в равновесии) б) определить г лубину протекания процесса, влияние давления, а также концентраций исходных и полученных, веществ на равновесие реакции. Влияние температуры на максимальную работу реакции отражает уравнение изобары реакции. Максимальная работа реакции с температурой уменьшается для экзотермических реакций, а для эндотермических, наоборот, во 1растает. [c.252]

При Л > О неравновесное состояние системы характеризуется избытком исходных реагентов и для достижения равновесия р-ция должна И1ГГИ слева направо при А<0, наоборот, система содержит избыток продуктов и р-ция должна адги 6 противоположном направлении. Х.с. равно макс. полезной работе р-ции, взятой со знаком минус. Х.с. определяет собственно хим. процесс, связанный лишь с изменением состава системы и не связанный с работой по преодолению сип внеш. давления (см. Максимальная работа реакции). Цциница измерения X. с.- Дж/моль. [c.257]

Максимальная работа в изолированной системе Ата будет совершена, если ее состояние достигннет равновесия при протекании обратимых процессов. Подставив (3.54)-(3.56) в (3.53), получим [c.227]

Измененйе энергии Гиббса АО является мерой химического сродства. Уменьшение ее выражает максимальную полезную, работу процесса при постоянном давлении, т. е. равно максимальной работе реакции за вычетом работы против внешнего Давлеиия. При отрицательном значении АО реакция идет слева направо, при положительном имеет место обратная реакция, при значении А0=0 наступает истинное химическое равновесие. [c.49]

Рассмотрим процесс дальнейшего увеличения флегмового или парового числа в секции. Часть секции от точки исчерпывания до продуктовой точки в адиабатической колонне можно заменить обратимым процессом. Поток, поступающий в эту часть секции из зоны исчерпывания (зона постоянных концентраций), можно рассматривать как поток питания. Тогда для этой части секции сохраняют свою силу все приведенные выше рассуждения о соответствии между адиабатическими и обратимыми режимами ректификации для всей секции при наличии всех компонентов в продукте. Подобный анализ можно продолжить, рассматривая дальнейшее увеличение флегмового или парового числа и дальнейшее исчерпывание компонентов. Что касается части секции от точки питания до точки исчерпывания компонента, то здесь процесс является необратимым в принципе, поскольку, как отмечалось выше, не могут выполняться условия равновесия в питании. Инвариантность состава в новой зоне постоянных концентраций по отношению к флегмовому (паровому) числу сохраняет свою силу и при рассматриваемых режимах, если условия материального баланса или термодинамические о1раничения не препятствуют этому (это относится, в частности, к ректификации идеальной смеси в односекционной колонне). Как и для случая, когда в продукте имеются все компоненты, эта инвариантность вытекает из принципа максимальной работы разделения при заданных энергозатратах. [c.155]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология