Кельвина и энергия

В своих работах французский физик Никола Леонар Сади Карно (1796—1832), английский физик Уильям Томсон, впоследствии лорд Кельвин (1824—1907), и немецкий физик Рудольф Джулиус Эмануэль Клаузиус (1822—1888) развили механическую теорию теплоты. Было показано, что при самопроизвольном переходе теплоты от точки с более высокой температурой к точке а более низкой температурой работа производится только в случае существенной разности температур, ибо часть теплоты неизбежно рассеивается в окружающую среду. Этот вывод можно обобщить и распространить на любой= вид энергии. [c.108]

При обозначении размерности аа единицу энергии принята калория, а температуры — градусы Кельвина. [c.61]

Температура есть основная величина, характеризующая тепловое состояние тела она является мерой тепловой энергии тела и в случае газов определяет собой кинетическую энергию их частиц (атомов, молекул). В технике температура всегда измеряется в градусах стоградусной шкалы (/°С). Однако в очень многие расчетные формулы входит а б с о, 1 ю т и а я те м п ера-тура Т (температура шкалы Кельвина, °К), которая представляет собой температуру, приведенную к так называемому абсолютному нулю , т. е. к —273° С (точнее —273,16° С) [c.22]

Основываясь на уравнении (4.1), можно оценить влияние кривизны поверхности на молярную свободную энергию вещества. Обычно ее связывают с давлением насыщенных паров жидкости по уравнению Кельвина [c.189]

Численное значение универсальной газовой постоянной К, входящей в уравнение состояния идеального газа (3-8), зависит от выбора единиц, в которых измеряются давление и объем газа (предполагается, что температура всегда выражается в абсолютной шкале Кельвина) Если давление измеряется в атмосферах, а объем-в литрах, то К = = 0,082054 л-атм К моль Но если все величины измеряются в единицах системы СИ, то, как указано в приложении 1, К = = 8,3143 Дж К моль (из гл. 15 мы узнаем, что произведение РУ имеет размерность работы или энергии). [c.130]

Обратимся теперь к третьему виду энергии тело обладает им вследствие того, что его атомы и молекулы находятся в состоянии движения, хотя само тело может оставаться неподвижным. Проявлением этого молекулярного движения является теплота, а его интенсивность измеряется температурой тела. Как было изложено в гл. 3, применяемая нами температурная шкала основана на закономерности расширения идеального газа, а теплота измеряется в тех же единицах, что и работа или энергия. Количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 моля вещества на 1 К, называется теплоемкостью этого вещества и измеряется в джоулях на кельвин и на моль (Дж К моль ). [c.53]

Традиционной единицей измерения теплоты, работы и энергии является калория, которая вводится эмпирически как количество теплоты, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Кельвина (в системе СИ просто на 1 кельвин). Хотя, согласно термодинамике, теплота, энергия и работа эквивалентные величины, единица их измерения-калория-не связана очевидным образом с массой и ускорением. Такой выбор единиц затрудняет понимание физической связи между ними. Джоуль как единица измерения теплоты гораздо удобнее в том отношении, что позволяет видеть связь между теплотой, работой и энергией уже по самому своему определению. Хотя большая часть термодинамической литературы основана на использовании калории, логическая простота определения джоуля должна в конце концов обеспечить его повсеместное использование, подобно тому как литр и метр вытеснили галлон и ярд в большинстве передовых стран мира. [c.443]

Приведенная здесь таблица содержит данные о стандартных энтальпиях (АЯ") и свободных энергиях (AG°) образования соединений из элементов в их стандартных состояниях, выраженные в килоджоулях на моль, а также термодинамические (вычисленные из третьего закона), или абсолютные, энтропии (S") соединений в джоулях на кельвин на моль все эти данные относятся к температуре 298 К. Фазовое состояние соединения указывается следующим образом (г.)-газ, (ж.)-жидкость, (тв.)-твердое вещество, (водн.) - водный раствор в некоторых случаях указывается также кристаллическая форма твердого вещества. Соединения расположены в таблице по номерам групп главного элемента, при установлении которого металлам отдается предпочтение перед неметаллами, а О и Н рассматриваются как наименее важные элементы. [c.448]

На основе исследований Р. Майера (1842), Д. Джоуля (1843) и Г. Гельмгольца (1847 г.) была установлена эквивалентность теплоты и различных видов работ, что позволило сформулировать 1-й закон термодинамики. Этому же способствовал закон Г. И. Гесса о тепловых эффектах химических процессов (1738 г.). В 1850 г. Р. Клаузиус обосновал существование внутренней энергии и независимо от В. Томсона (1848 г.) сформулировал 2-ой закон термодинамики. В. Томсон (лорд Кельвин) вводит понятие абсолютной температуры, а Клаузиус на основе [c.14]

На первый взгляд может показаться, что закономерности заполнения микропор будут следовать теории капиллярной конденсации. Однако размеры микропор таковы, что в них происходит перекрытие полей поверхностных сил противоположных стенок пор, что значительно повышает энергию адсорбции и искажает профиль мениска конденсата в порах, соответствующий уравнению Кельвина. Этот эффект четко наблюдается при исследовании адсорбции вещества адсорбентами одной природы, по имеющих разные размеры пор. Если размеры пор п молекул адсорбата сопоставимы, наблюдается резкое увеличение адсорбции в области малых равновесных давлепий. Гистерезис в микропорах обычно не наблюдается. [c.140]

Процесс спекания можно определить как самопроизвольный процесс ликвидации дефектов и заполнения пор, протекающий в порошках и пористых телах. Главная движущая сила этого процесса — избыточная поверхностная энергия. Спекание начинается при небольших температурах со стадии протекания химических реакций на поверхностях и границах раздела твердофазных реакций. У металлических порошков обычно происходит восстановление оксидных пленок, что обеспечивает непосредственный контакт между частицами металла. С повышением температуры увеличивается давление паров вещества, которые конденсируются в соответствии с уравнением Кельвина в зонах контактов частиц, где имеется отрицательная кривизна поверхности. Скорость переноса вещества в этом случае определяется различными видами диффузии, характерными для пористых тел. [c.390]

Другой вид нестабильности — Кельвина — Гельмгольца, наблюдается, когда две жидкости движутся с разными тангенциальными скоростями относительно поверхности раздела. Кинетическая энергия движения обусловливает некоторое волнообразное возмущение поверхности, возрастающее по амплитуде, и это ведет к смещению жидкостей. Разрыв поверхности раздела происходит в этом случае даже при малых сдвиговых скоростях, когда течение ламинарное. По мере возрастания нестабильности внутреннее трение (вязкость) и поверхностное натяжение уменьшаются. [c.30]

Чисто эластическое деформирование механически полностью обратимо и не связано с разрывом цепи или ползучестью. Однако в реальном каучуке, как и в любом вязкоупругом твердом теле, энергетическое и энтропийное упругое деформирование представляет собой вязкое течение. Отсюда следуют релаксация напряжения при постоянной деформации, ползучесть при постоянной нагрузке и диссипация энергии при динамическом воздействии. Поэтому при моделировании макроскопических механических свойств вязкоупругих твердых тел даже в области деформации, где отсутствует сильная переориентация цепей, следует использовать упругие элементы с демпфированием, содержащие пружины (модуль G) и элементы, учитывающие потери в зависимости от скорости деформирования (демпфер, характеризующийся вязкостью ti). Простейшими моделями служат модель Максвелла с пружиной (G) и демпфером (ti), соединенными последовательно, и Фохта—Кельвина с пружиной (С) и демпфером, соединенными параллельно. В модели Максвелла время релаксации равно t = t]/G, а в модели Фохта—Кельвина то же самое время релаксации более точно называется временем запаздывания. В феноменологической теории вязкоупругости [55] механические свойства твердого тела описываются распределением основных вязко-упругих элементов, характеризуемых в основном временами релаксации т,-. Если известны спектры молекулярных времен релаксации Н(1пт), то с их помощью в принципе можно получить модули вязкоупругости [14Ь, 14d, 55]. Зависимый от времени релаксационный модуль сдвига G t) выражается [c.39]

Если средние энергии частиц плазмы, независимо от их природы, одинаковы, то мы имеем дело с изотермической плазмой. Температура такой плазмы измеряется десятками и сотнями эВ, т. е. миллионами градусов Кельвина. Поэтому изотермическую плазму нередко называют горячей . [c.40]

Принимая Вселенную за замкнутую систему, Клаузиус пришел к ошибочному заключению Энергия Мира постоянна. Энтропия Мира стремится к максимуму (1865 г.). Это послужило основой теории тепловой смерти Вселенной, выдвинутой в 1852 г. английским физиком Томсоном (лордом Кельвином). Ошибочность геории тепловой смерти Вселенной впервые доказал в 1872 г. Больцман. Впоследствии и другие ученые предложили доказательства ошибочности этой теории, но каждое из них имело слабые стороны. [c.97]

Некоторыми исследователями [11.9] термодинамический подход к разрушению осуществляется формально без выяснения природы механических потерь. Процесс разрушения рассматривается на основе реологических моделей Кельвина, Максвелла и др. причем критерием разрушения является достижение упругой энергией (в общем случае внутренней энергией) некоторого предельного значения, что сближает механический подход, рассмотренный выше, с термодинамическим подходом. [c.287]

Следовательно, целесообразно определить степень необратимости рассматриваемого стандартного процесса не с помощью количества переданной теплоты Q, а с помощью величины Q/6, где 0 — некоторая величина, количественно удовлетворяющая принятому определению температуры. Как только функция 0 будет определена, количественная характеристика степени деградации энергии окажется законченной. Мы удостоверимся в дальнейшем, что 0, которую Кельвин назвал термодинамической температурой, может быть полностью отождествлена с температурой абсолютной шкалы, которую мы раньше определили с помощью идеального газа. Поэтому положим 0 = 7". Значение приведенного тепла Q/7 в этом процессе мы можем назвать возрастанием энтропии системы пружина — резервуар. Если Sa — энтропия в начале процесса, а Sb — в конце, то в соответствии с принятым определением можем записать [c.95]

Из (1.7.2) следует, что С имеет размерность энергии, деленной на температуру, и измеряется в джоулях на кельвин. И опыт, и теория говорят, что в общем случае теплоемкость зависит от температуры С — f (Т). Поэтому, кроме понятия средняя теплоемкость в температурном интервале , целесообразно ввести представление о так называемой истинной теплоемкости системы при температуре Т. По определению истинной теплоемкостью С называется предел отношения (1.7.2), когда разность температур стремится к нулю [c.24]

Из самого определения энтропии (1.9.1) следует, что размерность этой величины есть энергия, деленная на температуру. В СИ единицей для измерения энтропии будет джоуль на кельвин (ДжК ). [c.41]

Зародыш новой фазы (кристалла или капли), имеющий критические размеры, находится в состоянии неустойчивого равновесия. Если его размеры немного уменьшатся, то за этим последует дальнейшее самопроизвольное уменьшение размера вплоть до исчезновения. Если зародыш немного увеличится, то он будет самопроизвольно расти, так как его рост также ведет к уменьшению свободной энергии. Радиус равновесного зародыша новой фазы г (при его сферической форме) может быть найден из уравнения Кельвина [c.363]

Расстояние между самыми низкими уровнями энергии с п=- и п 2 составляет 111 эВ. Для сравнения, средняя энергия одной одноатомной частицы равна ( /2)кТ , где постоянная Больцмана ]<= 1,381 I0 Дж/К Г — абсолютная температура в кельвинах (К). Эта энергия при комнатной температуре составляет всего 6,213-10 Дж, т. е. 0,039 эВ. В этом случае дискретность значений энергии играет решающую роль при описании свойств частиц. Описанная ситуация имеет прямое отношение к таким важ- [c.11]

Капиллярно связанная вода. При положительном смачивании давление пара над мениском в капилляре всегда пониженное по сравнению с давлением над плоской поверхностью свободной воды. Это и есть формальное выражение капиллярной связи воды, которое зависит от энергии связи и вычисляется по уравнению Кельвина. [c.98]

Абсолютная температура Т отсчитывается от такого значения принятого за нуль (нуль по температурной шкале Кельвина — 0° К), при охлаждении до которого (при постоянном объеме) давление идеального газа должно бы стать равным нулю. Она измеряет среднюю энергию движения молекул в телах и пропорциональна последней, а абсолютный нуль температуры показывает крайнюю степень холода , при которой кинетическая энергия молекул равна нулю. [c.35]

Рассмотрим в качестве примера случай насыщенного пара, который был быстро и адиабатически сжат до давления Р. Это давление является избыточным в срависнпи с равновесным давлением пара Ро при данной темиературе Т. Для образования жидкости должен начаться рост маленьких капелек. Если, однако, мы будем считать, что в парах присутствуют только чрезвычайно маленькие капельки жидкой фазы, то они будут иметь некоторый избыток свободной энергии в сравнении с жидкостью в объеме. Эта избыточная энергия возникает за счет увеличения поверхности. Величина избыточной поверхностной энергии равна 4л/-2ст, где ст — поверхностное натяжение, а г — радиус каили. Для того чтобы капля и пар находились в равновесии, давление пара Р должно превышать давление насыщенного пара Ро на величину, которая может быть вычислена но уравненик Гиббса — Кельвина [c.558]

Появление заряда в метастабильиой системе также приводит к снижению энергии Гиббса образования зародышей. В соответствии с уравнением Липпмана (11.68) поверхностное натяжение, например, па границе капли с воздухом снижается с ростом потенциала, и тем сильнее, чем больше заряд. Таким образом, зародыши, несущие на себе заряд, образуются при меньших пересыщениях— давление насыщенного пара над иими меньше получаемого ио уравнению Кельвина (II. 188). Этот факт используется для оегистрации радиоактивных частиц, которые, попадая в камеру с пересыщенным паром (камеру Вильсона), ионизируют среду на своем пути, что облегчает образование зародышей. Полосы тумана (треки), остающиеся на пути частиц, можно наблюдать или сфотографировать при боковом освещении через стеклянное дно камеры, [c.102]

Адсорбция на переходнопористых телах происходит в основном по механизму капиллярной конденсации. Капиллярная конденсация начинает проявляться при определенной степени заполнения адсорбента или при определенном значении давления пара, характерном для данной системы. К этому моменту поверхностная энергия адсорбента практически полностью скомпенсирована в результате полимолекулярной адсорбции, а микропоры заполнены адсорбатом. С увеличением давления газа или пара заполняются конденсатом все более крупные поры, размеры радиусов менисков в которых находятся в соответствии с уравнением капиллярной конденсации Кельвина (отрицательная кривизна) [c.135]

Процесс изотермической перегонки может проходить практически во всех дисперсных системах с частицами, размер которых соответствует области действия эффекта Кельвина. В таких системах частицы разных размеров обладают неодинаковыми химическими потенциалами, что и создает движущую силу переноса вещества от мелких частиц к болае крупным Этот процесс ведет к постепенному нсчезиовению мелких частиц, уменьшению средней дпсперсиости (удельной поверхности) и энергии Гиббса поверхности. [c.276]

Предположим далее, что поверхностное натяжение уменьшается на некотором участке до величины — о. Тогда, как показывает анализ, в этом месте происходит увеличение амплитуды колебаний с течением времени, а на остальных участках колебания поверхности продолжаются почти с той же частотой Кельвина. Этого следует ожидать, так как поверхность должна растягиваться там, где поверхностная энергия уменьшилась. При <сГо возникает нестабильность, несколько менее выраженная чем та, которую рассматривали ранее (см. стр. 30), ибо в данном случае увеличение амплитуды линейное, а не экспоненциальное, т. е. более медленное. Но когда и поверхностное натяжение становится отрицательным при а О, нестабильность растет экспоненциально во времени. В атодг случае образование капель было бы практически мгновенным. Так, этот расчет дает определенную, хотя и идеализированную модель для внутриповерхностной турбулентности . [c.65]

Методом инфракрасной спектроскопии [61] доказано, что в зонах перенапряжений возникает микродеформация, являющаяся по своей природе вынужденной высокоэластической деформацией. Диссипация энергии вследстиве микродеформации наблюдалась в ряде работ. Рост трещины сопровождается при больших скоростях значительным локальным разогревом материала в отдельных случаях на сотни кельвин. [c.317]

Максимальная работа реакции связана с константой равновесия простым соотношением, которое впервые было выведено Вант-Гоффом в 1885 г. Он доказал, что между константой хпмичоского равновесия и разностью приращения свободных энергий существует логарифмическая зависимость ДЙ7макс = —АО = НТ пК, где/ — универсальная газовая постоянная, Т — термодинамическая температура по Кельвину. [c.193]

Изобарный потенциал 0 = 11—7 5 изохорный потенциал Г = = и—Т8, [ де Н — энталышя (теплосодержание системы) и — внутренняя энергия Т — температура по щкале Кельвина 5 — энтропия , функция вероятности системы (мера хаотичности системы [c.36]

Температура Т, t) характеризует степень нагретости системы, среднюю кинетическую энергию частиц вещества, измеряется в К, °С. Системой единиц СИ допускается применение двух температурных шкгил термодинамической шкалы Кельвина и стоградусной шкалы Цельсия. Для перевода температур, выраженных по шкалам Фаренгейта (°Р) и Реомюра (°К), в температуру по шкале Цельсия служат равенства i°R = 0,8 г °С ГГ = 1,8 4 °С -Ь 32 °С. [c.169]

По В. Кельвину, постулат второго начала термодинамики сводится к следуютцему в природе неосуществим такой замкнутый процесс (т. е. процесс, возвращающий систему в исходное состояние), едииственным результатом которого было бы совершение некоторой работы и переход порции теплоты (лучше сказать, энергии в форме теплоты) от более холодного тела к более нагретому. [c.35]

В последнее время, начиная с 1950 г., в литературе можно встретить 1федставление о расширении шкалы температур по Кельвину в сторону отрицательных значений. Дело здесь в следующем. Известное термодинамическое соотношение, а именно производную внутренней энергии и по энтропии 5 [c.208]

Молекулы представляют собой частицы вещества, состоящие из атомов, соединенных друг с другом химическими связями. Представление о молекулах впервые было введено в химии в связи с необходимостью отличать молекулу как наименьшее количество вещества, вступающее в химические реакции, от атома как наименьшего количества данного элемента, входящего в состав молекулы. В физике предположение о существовании молекул было введено для объяснения термодинамических и кинетических свойств жидкостей и газов. Оформление молекулярных воззрений в научную теорию принадлежит М. В. Ломоносову. Развивая атомистические идеи, основанные на понятии о молекуле как частице вещества, являющейся носителем eroi физических и химических свойств, он открыл закон сохранения материи и количества движения, вскрыл природу теплоты, установил, что теплота связана с движением молекул и является одной из форм обмена энергией между телами, доказал, что давление газа на стенки возникает в результате удара отдельных молекул, предсказал существование нуля Кельвина температуры, положил начало развитию атомистической химии и молекулярно-кинетической теории в физике, поставил вопрос о познании строения молекул. [c.113]

Численные оценки для натрия, например, дают С = 1,8-10 Г Джх хК -моль . Линейная зависимость v (Т) для электронного газа при низких температурах подтверждается экспериментально. Величина v при невысоких температурах согласно формуле (VIII.67) мала. При температурах порядка сотен Кельвинов в разложении для энергии следует учесть члены более высокого порядка по сравнению с теми, которые были учтены при выводе формулы (VIII.66). Несколько изменится выражение для теплоемкости. Однако вплоть до весьма значительных температур теплоемкость электронного газа остается малой и ею можно пренебречь по сравнению с теплоемкостью, связанной с колебаниями ионов кристаллической решетки. [c.193]

Для линейной молекулы, вращение которой может быть моделировано как движение жесткого ротатора, справедливы выводы 7 настоящей главы. Для всех линейных многоатомных молекул момент инерции достаточно велик, чтобы характеристическая температура 0вр была мала. Уже при температурах в несколько десятков кельвинов дискретностью уровней вращательной энергии можно пренебречь и описывать вращение классическим образом. Статистическая сумма Qbp представится формулой (IX.103). Для таких молекул, как СО2, С2Н2, S2, число симметрии i равнодвум для H N, N2O, OS а=1. [c.240]