Закон массы и энергии

Внутренняя энергия системы. Закон сохранения энергии. Любая система состоит из материальных частиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. Движение и материя взаимосвязаны. Нет материи без движения и движения без материи. Количественной характеристикой движения является их энергия. В соответствии с формой движения частиц в системе различают поступательную и вращательную энергию молекул, колебательную энергию атомов и групп атомов в молекуле, энергию движения электронов (энергия оптических уровней), внутриядерную и другие виды энергии. Совокупность всех видов энергии частиц в системе называется внутренней энергией системы. Внутренняя энергия является частью полной энергии системы. В величину полной энергии входят внутренняя, кинетическая и потенциальная энергии системы в целом. Внутренняя энергия системы зависит от природы вещества, его массы и от параметров состояния системы. С увеличением массы системы пропорционально ей возрастает и внутренняя энергия, так как она является экстенсивным свойством системы. [c.185]

Важнейшей характеристикой взаимодействия служит энергия взаимодействия. Закон сохранения энергии является одним из самых фундаментальных законов природы. Отклонения от этого закона наблюдаются лишь в тех случаях, когда происходит взаимопревращение массы и энергии в соответствии с законом Эйнштейна об эквивалентности массь и энергии. Связь между массой и энергией дается соотношением [c.13]

Таким образом, на один первично образованный ион Н2О+приходится пять разлагающихся молекул воды. Закон сохранения энергии при этом не нарушается, так как потенциал ионизации молекулы Н2О составляет 13 в, а для разложения пяти молекул Н2О необходима энергия, равная приблизительно 5X2,5 = = 12,5 эв. По теории горячих точек , разработанной Ливингстоном (1936), энергия, выделяющаяся при нейтрализации центрального иона, нагревает комплекс до высокой температуры, т. е. непосредственно после нейтрализации комплекс обладает энергией, которую он имел бы, если бы существовал в виде достаточно большой массы газа при некоторой эквивалентной температуре. Конечно, малого числа молекул, составляющих комплекс, недостаточно для определения температуры в обыч- [c.252]

Материал книги охватывает важнейшие проблемы современной инженерной химии приложение законов физической химии к решению инженерные задач, явления переноса массы, энергии и количества движения, вопросы теории подобия, теорию химических реакторов, проблемы нестационарные процессов. Специальные главы посвящены методам математической статистики и вопросам оптимизации химико-технологических процессов. [c.5]

Наблюдения и опыты Ломоносова, Лавуазье, Майера и Джоуля привели к открытию таких свойств материи, которые в ходе превращений остаются постоянными (законы сохранения массы, энергии и импульса). [c.45]

А. Механическое взаимодействие при столкновении. Механическое взаимодействие при столкновении двух жестких шаров с массами и Ш2 и диаметрами Оу и описывается на основании законов сохранения энергии и количества движения. [c.138]

В основу любого техно-химического расчета положены два основных закона природы 3 а к о и сохранения веса (массы) вещества и закон сохранения энергии. На первом из этих законов базируется всякий материальный, на втором — всякий энергетический, (В том числе и тепловой баланс. [c.3]

Чтобы составить уравнения модели исследуемого реактора, надо дать математическую формулировку закона сохранения массы и закона сохранения энергии первый из них определяет условия материального, второй — энергетического (или теплового) баланса реактора. [c.16]

В обычных химических или физических превращениях энергия может переходить из одной формы в другую, но не может исчезать или появляться (закон сохранения энергии). Масса также не может ни уменьшаться, ни увеличиваться в химических реакциях (закон сохранения массы). [c.338]

Материальный баланс базируется на законе сохранения массы тепловой — на законе сохранения энергии. [c.149]

Установленный Гельмгольцем закон сохранения энергии наряду с высказанным Лавуазье законом сохранения массы является одним из важнейших общих положений в науке. [c.11]

Обобщенный технологический оператор Т является совокупностью простейших операторов, соответствующих различным типам процессов химического производства. К ним следует отнести операторы смешения, деления, изменения энтальпии, изменения давления, химического превращения. Оператор деления может быть двух типов простой делитель потоков и выделение отдельных чистых веществ (или фракций). На основании физико-химических и технологических свойств процессов при разработке технологической схемы необходимо выбрать для каждого из них соответствующий оператор Т. Поскольку основные процессы химической технологии базируются на явлениях переноса массы, энергии, кинетики реакций в условиях относительного движения фаз, определяющих гидродинамическую обстановку в аппарате, то математическое описание технологического оператора будет основываться на законах сохранения массы, энергии и импульса, законах термодинамики многофазных систем, законах тепломассопереноса и т. д. На этапе расчета технологической схемы каждому технологическому оператору необходимо сопоставить адекватный в смысле воспроизведения реальных условий оператор математического описания процесса, такой, что [c.76]

Процедурные знания — это сведения о совокупности конкретных процедур, этапов или шагов поиска целесообразных решений в новой ситуации, представленных либо на ЕЯ, либо на некотором формализованном языке (ФЯ). К процедурным знаниям в области химической технологии относятся, например, закон действия масс принцип Ле Шателье законы равновесия составов фаз гетерогенных систем законы сохранения массы, энергии, импульса и момента количества движения закон Гесса законы (начала) термодинамики физико-химические и технологические принципы наилучшего использования движущей силы ХТП, наиболее полного использования сырья и энергии в ХТС, наилучшего использования оборудования ХТС и др. алгоритмы расчета состава смесей веществ, расчета массы и объемов веществ, мольной теплоты образования соединений при химических реакциях системы уравнений математических моделей ХТП и ХТС алгоритмы анализа и оптимизации ХТП и ХТС тексты технологических регламентов и др. [c.32]

В силу стохастического характера явлений массопереноса достижение равновесного состояния подчинено вероятностным законам распределения энергии и массы в пространстве и во времени. Если принять во внимание, что время контакта фаз пропорционально межфазной поверхности, то можно сделать вывод о том, что степень достижения равновесия на ступени разделения определяется гидродинамической обстановкой и в конечном счете должна учитываться при определении эффективности. [c.352]

Создавая математическую модель, исследователь формализует рассматриваемый процесс или элемент, представляя его в виде математической связи между входными и выходными параметрами. Точность воспроизведения сущности рассматриваемого процесса на модели будет зависеть от степени изученности его. Составление математического описания, например, процесса получения и выделения продуктов реакции основывается на степени изученности процесса и составляющих его элементов, на знаниях о всех существенных внешних и внутренних связях. Источником этих сведений обычно являются фундаментальные исследования в области термодинамики, химической кинетики и явлений переноса. Основываясь на фундаментальных законах термодинамики, можно записать уравнения для определения тепловой нагрузки на конденсатор, подогреватель, кипятильник, найти равновесные составы химической реакции и т. д. На основе законов химической кинетики можно установить механизм реакции, определить скорости образования продуктов. Как для процесса в целом, так и для отдельных его элементов записываются фундаментальные уравнения переноса массы, энергии и момента. С точки зрения машинной реализации математического описания процесса получения и выделения продуктов реакции этой задаче свойственны причинно-следственные отношения между элементами, так как модели и реактора, и колонны в своей структуре содержат большое число взаимосвязанных подзадач. В этом смысле к математической модели технологического процесса применимы общие принципы системного анализа. [c.8]

Во всех реакциях между частицами, в том числе и при распаде частиц, обязательно соблюдаются законы сохранения (энергии, заряда, массы, импульса, вращательного момента). Существует правило, что фермионы либо образуются парами при поглощении излучения с высокой энергией, либо такая пара аннигилирует с излучением энергии. Поскольку для незаряженных фермионов, например нейтронов, доказана возможность их аннигиляции, таким частицам также соответствует античастица. [c.32]

Детерминированное описание (и соответственно модель) стро- ится на основе фундаментальных теоретических законов и закономерностей. Оно составляется исходя из законов термодинамики, химической кинетики, законов сохранения массы, энергии и учитывает такие явления, как диффузия, тепло- и массопередача, гидродинамика, перемешивание и т. д. [c.17]

Математическое представление детерминированной части гидродинамических процессов непосредственно вытекает из двух фундаментальных законов гидродинамики закона сохранения массы (постоянства расхода) и закона сохранения энергии или закона движения вязкой жидкости (взаимодействия действующих сил в движущейся жидкости). [c.45]

В силу стохастического характера явлений массопереноса достижение равновесного состояния подчинено вероятностным законам распределения энергии и массы в пространстве и по времени. К наиболее существенным причинам неравновесности массообмена в промышленных условиях можно отнести неравномерность распределения частиц потока по времени пребывания обратный заброс фаз в результате механического уноса недостаточное время контакта фаз или межфазной поверхности контакта. Степень достижения равновесия на ступени разделения определяется гидродинамикой потоков жидкости и пара, их взаимодействием, а следовательно, временем пребывания в аппарате. [c.86]

Каждое химическое уравнение символизирует собой закон сохранения массы и, в частности, сохранения массы отдельных элементов при химических реакциях. Таким образом, левая часть уравнения выражает массу (в том числе массу отдельных элементов) системы, состоящей из химических веществ, до начала реакции, а правая — массу системы после реакции, Эти массы, как нам известно, равны. Однако также известно, что при всех процессах, происходящих в замкнутых системах, в том числе и при химических реакциях, сохраняется не только масса системы, но и ее энергия. Таким образом, химическое уравнение должно символизировать собой также и закон сохранения энергии нри химических реакциях. [c.76]

Для того чтобы модели огневых шаров были реалистичными, они должны согласовываться с законом сохранения энергии. Следовательно, такие переменные, как радиус, время существования, доля излучения и эффективная температура поверхности для данной массы топлива или, что более существенно, для данного энерговыделения, не могут рассматриваться как независимые. Это означает, что произведение площади поверхности огневого шара, интенсивности излучения и времени существования огневого шара должно равняться произведению энерговыделения и доли излучения. Рассматриваемые выше предположения, согласующиеся с законом сохранения энергии, вероятно, могут быть приняты в качестве рабочих. [c.182]

Простейшие оценки, основанные на законе сохранения энергии и уравнении состояния идеального газа, позволяют оценить долю кинетической энергии фрагментов в общей энергии, высвобождающейся при полном разрушении резервуара под давлением, как 0,6. В реальных авариях отмечены радиусы разлета фрагментов массой 1 - 4 т до 200 - 500 м. - Прим. ред. [c.535]

Методика изучения механизмов образования и гибели частиц в данном квантовом электронном и колебательном состоянии А (/ ) включает в себя следующие этапы [172] 1) запись всех энергетических возможных элементарных стадий образования и гибели частиц Л (/ ) с учетом законов сохранения энергии, массы, элементарного состава 2) предварительный расчет и оценка скоростей отдельных стадий, отбрасывание тех стадий, скорости которых значительно меньше скоростей стадий, для которых существуют надежные основания включения их в механизм реакции и достаточно надежные теоретические или экспериментальные данные по скорости их протекания 3) составление из выбранных стадий различных вариантов механизма, расчет по ним концентраций частиц А (/ ) и сравнение с экспериментально измеренными концентрациями с одновременным подбором коэффициентов скорости и отдельных стадий с целью наилучшего описания экспериментальных данных. Вариант механизма считается вероятным, если он в пределах суммарной погрешности эксперимента и расчета описывает экспериментальные данные во всем исследованном диапазоне параметров 4) выбор из вероятных механизмов наиболее вероятного путем сопоставления полученных в процессе поиска механизмов коэффициентов скорости с наиболее надежными известными данными. [c.172]

Рассмотрим в качестве примера проточный химический реактор идеального смешения. Для того чтобы составить уравнения исследуемого химического реактора, нужно воспользоваться законами сохранения массы, энергии и импульса, т.е. составить уравнения материального баланса и уравнение теплового баланса реактора что касается закона сохранения импульса, то его можно исключить, если не учитывать влияние изменения давления на ход процессов в реакторе (это упрощение допустимо для проточных реакторов, в которых скорости упругой волны в реагирующей смеси значительно превосходят скорость движения этой смеси вдоль реактора). [c.225]

Законы сохранения допускают только такие превращения, при которых суммы массы, энергии и импульса внутри системы остаются неизменными (т. е. конечные суммы равны суммам начальног состояния). Известны различные формулировки законов сохранения. Ниже будут рассмотрены наиболее необходимые их выражения и методы применения. [c.45]

Проведение любого процесса в химической технологии связано с использованием различных материалов и видов энергии, передаваемых главным образом в форме теплоты. Материальные балансы основаны на законе сохранения массы, а энергетические (тепловые) — на законе сохранения энергии. [c.13]

Следуя первому началу термодинамики (закону сохранения энергии), составим баланс энергии в неподвижной системе координат (рис. 1.1), т. е. рассмотрим преобразование энергии в одной и той же массе газа, заполнявшей вначале объем 1—2, а через бесконечно малый промежуток времени dx переместившейся в лоложение 1 —2. [c.13]

На основе достижений современной атомной физики и теории относительности было установлено, что закон сохранения массы тесно связан с законом сохранения энергии (Ломоносов, 1748 г., Мейер, 1842 г.). Соотношение между массой и энергией было установлено Эйнштейном, который показал, что изменение энергии системы прямо пропорционально изменению массы [c.11]

Во-первых, закон сохранения энергии, а также законы сохранения массы, заряда, импульса и вращательного момента действительны и в квантовой механике. Например, полная энергия равна [c.29]

Согласно закону сохранения энергии при испускании кванта ядром с массой М имеем [c.277]

Поскольку для химических процессов изменением массы можно пренебречь, существуют два важных для химии следствия. Эти следствия исторически получили названия закона сохранения массы и закона сохранения энергии, однако, строго говоря, выполняются они приближенно. Для химических процессов они формулируются следующим образом. [c.19]

Термохимическое уравнение отражает не только закон сохранения массы, но и закон сохранения энергии в приведенном выше примере оксид азота (I) приобретает энергию и, следовательно, энергетически более богат по сравнению с суммой энергий исходных веществ. Сколько энергии поглощается при эндотермическом взаимодействии исходных веществ, настолько конечные продукты обогащаются ею. [c.47]

Так как законы сохранения массы, энергии и импульса рассматриваются совместно, то опишем единый практический метод составления баланса, не разделяя его для трех указанных величин (обычно практика ставит одинаковые требования в отношении мг ссы, энергии и количества движения кроме того, и методы составления баланса для них идентетны). [c.53]

Существование прямоугольника или, в общем случае, цикла без контакта, охватывающего все положения равновесия, допускает простую физическую интерпретацию, связанную с законами сохранения массы и энергии Следствием этих законов яв ляется ограниченность переменных х и у, характеризующих состояние реактора. В самом деле, из закона сохранения массы следует, что при протекании иеавтокаталитических реакций безразмерная концентрация х не может превосходить Хо — значения атой величины на входе в реактор, а из закона сохранения энергии — невозможность значений безразмерной температуры у, равных бесконечности. Но в этом случае изображающая точка на фазовой плоскости реактора не может удаляться в бесконечность, наоборот, она должна покидать удаленные части фазовой плоскости. [c.84]

Рассмотрим сначала обмен кинетическими энергиями упру" гих частиц при центральном ударе. Пусть гп1 — масса первой частицы, VI — скорость ее до удара, 1 — скорость после удара /Иг —масса второй частицы, Ог —скорость ее до удара, Ыз — после удара. Согласно закону сохранения энергии, сумма кине тических эцергий частиц до удара равна сумме кинетических энергий частиц после удара, т. е. [c.72]

Таким образом, специфика конкретного сложного химического процесса существенно зависит от величины его скорости. Подчиняясь законам сохранения энергии и возрастания энтропии в целом (потенциальность в большом), локально реакция может быть свободной от ограничений второго начала (псевдопотенциальность в малом). Следующая механическая аналогия, заимствованная из [11, очень хорошо отражает существо и принципиальные закономерности сложного нелинейного неравновесного химического процесса. Представим себе поток воды, стекающий с некоторого озера, расположенного на вершине холма. Даже точное и полное знание рельефа склонов не позволяет однозначно найти характеристики стоков. В каждой точке рельефа течение определяется не только локальными особенностями рельефа, но и предысторией процесса (т. е. рельефом в целом). Наличие поперечных перетоков (нелинейные связи), возможность течения воды по направлениям, обеспечивающим локально более высокую скорость, но менее благоприятных в целом (маршруты реакции), и т. д. и т. п. — все это проявления локальной псевдопотенциальности, не позволяющие описать процесс однозначно. Ясно, что с ростом скорости потока (зависящей в числе прочего и от массы воды в озере) эти трудности усугубляются (высокая неравновесность), с падением же скорости (малая масса воды в озере, пологий рельеф) процесс приближается к равновесному, и его особенности могут быть учтены все более и более строго (в том числе и в рамках линейного приближения). [c.103]

Процессы химической технологии по своей природе детер-минированно-стохастические, т. е. существуют вполне определенные связи между физико-химическими параметрами, определяемые фундаментальными законами переноса массы, энергии импульса, а также условиями нестационарности и стохастики (распределение частиц потока массы или энергии во времени). [c.22]

НИИ физико-химических и технологических свойств процессов при разработке технологической схемы необходимо выбрать для ка 1кдого из них соответствующий оператор Т. Математическое описание технологического оператора будет основываться на законах сохранения массы, энергии и импульса, законах термодинамики многофазных систем, законах тепломассопереноса и т. д. На этапе расчета технологической схемы каждому технологическому оператору необходимо сопоставить адекватный в смысле воспроизведения реальных условий оператор математического описания процесса, такой, что [c.61]

Материальный баланс основпп на законе сохранения массы, Энергетический - на основе закона сохранения энергии, а так как закона сохранения аксергии не с.уществует, то эксергетический баланс составляется искусственно с учетом потерь зксергии. [c.20]

Уравнение (3.20) позволяет осуществить направленный синтез оллгомеро с заданными качественными и пластическими характерно-тика-.ш. По аналогичным законам изменяется энергия активации вязкого течения реакционной массы. [c.38]

Без потери общности можно рассмотреть одномерную полукласси-ческую задачу, поскольку, как показано на схеме (рис. У.1), излучение 7-кванта ядром источника (радиоактивного изотопа) и отдача этого ядра происходят в противоположных направлениях, а направления движения 7-кванта и отдачи ядра, способного его поглотить, совпадают. В момент испускания укванта энергия ядра радиоактивного изотопа сверх энергии покоя в основном состоянии составляет Ет+Ч МУх , где М — масса ядра, — скорость его теплового движения. После испускания имеем систему из у-кван-та и ядра в основном состоянии с добавкой к его скорости движения скорости отдачи и, так что энергия этой системы равна Е-1+Ч2М(Ух + ь) . По закону сохранения энергии [c.113]

Понятие о величине, характеризующей движение и имеющей по современной терминологии размерность энергии , впервые появилось в механике. Основоположниками здесь являются Галилей (1564—1642), Гюйгенс (1629—1695) и Ньютон (1642—1727). Согласно этим авторам при падении тела массой т с высоты h и ускорении силы тяжести g убыль потенциальной энергии тела (его гравитационной энергии) tngh равно приращению его кинетической энергии mv /2. Сформулированный здесь закон сохранения энергии до середины X X в. казался частным случаем, реализующимся в чистой механике в отсутствие трения. Да и самого термина энергия не было до Р. Клаузиуса (1864), которому можно приписать заслугу окончательного введения этого термина в физику. Ранее часто вместо энергии говорили сила , приписывая один и тот же термин величинам разной размерности. Гельмгольц (1847) статью, посвященную закону сохранения энергии, озаглавил О сохранении силы . Между тем по Ньютону сила — это причина, вызывающая движение, которая, совершая на известном пути работу (F -ds - os о.), сообщает телу энергию. Таким образом, с понятием энергии неразрывно связано другое понятие той же размерности — работа . По Энгельсу, работа — это изменение формы дви- [c.22]

М. В. Ломоносов первый подчеркнул, что закон сохранения является общим фундаментальным законом природы. Закон сохранения энергии выполняется при любых превращениях. С философской точки зрения его можно рассматривать как закон сохранения материи и присущих ей мер энергии — меры движения и массы — меры ее инертности. Как и энергия, масса системм при всех происходящих в ней превращениях не изменяется. [c.11]

Итак, органические соединения являются промежуточным звеном (мостом) между неживыми и живыми объектами, а био.хи чия. в отличие от органической химии, может- быть определена как химия жнвых объектов (клеток и организмов). Живые объекты отличаются от неживых своей способностью к метабо.ти му и самовоспроизведению с тередачей генетической наследственности. При этом живые существа являются составной частью природы и подчиняются всем основным ее законам (таким, как законы сохранения массы, энергии и законы термодинамики). [c.274]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология