Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Термодинамика, второй закон поверхностей

    Дисперсные системы обладают большим запасом поверхностной энергии, т. е. высоким термодинамическим потенциалом. Поэтому, согласно второму закону термодинамики, они склонны к сокращению площади 5уд поверхности раздела фаз, что сообщает им склонность к самопроизвольному слипанию (слиянию) частиц дисперсной фазы, приводящему к разделению фаз, расслаиванию системы. [c.209]

    По-видимому, именно по этой причине рассматриваемое свойство жидкости назвали поверхностным натяжением, что подчеркивает стремление жидкости к сокращению площади поверхности. Это свойство жидкости объясняется особенностью поверхностной энергии, о которой будет подробнее сказано в гл. II, разд. Второй закон термодинамики . Благодаря этому свойству капли жидкости имеют сферическую форму, мыльная пленка обтягивает проволочный каркас самым экономичным образом и т. п. [c.30]


    Из второго закона термодинамики следует, что процессы, протекающие с участием поверхности тела, ведут к уменьшению ее энергии  [c.120]

    В 1876 г. Гиббс на основании второго закона термодинамики вывел уравнение уравнение изотермы адсорбции Гиббса), описывающее адсорбцию на однородной поверхности  [c.121]

    Но согласно второму закону термодинамики, система будет стремиться восстановить прежнее равновесное состояние. Поэтому на электродах сразу же начинаются химические процессы. Уменьшение электростатического потенциала 2п-электрода приведет к ослаблению удерживающих сил и превосходству сил уноса катионов с него в раствор. Вследствие этого катионы начнут покидать 2п-электрод, оставляя на нем свои электроны. Электрический заряд его при этом будет увеличиваться, а электростатический потенциал ф2п — возрастать, стремясь к электродному потенциалу фгп- Одновременно с этим увеличение электростатического потенциала Си-электрода приведет к превосходству удерживающих сил над силами уноса катионов с Си-электрода. В результате будет происходить диффузия катионов из раствора к поверхности электрода, где они будут присоединять к себе часть избыточных электронов. Электрический заряд Си-электрода при этом будет уменьшаться, а электростатический потенциал фси — убывать, стремясь к электродному потенциалу фси- Иными словами, при замыкании электродов элемента Даниэля  [c.238]

    Нарушение равновесия в системе согласно второму закону термодинамики приводит к возникновению в ней самопроизвольных термодинамических процессов. В данном случае наличие избытка электронов на аноде обуславливает преобладание сил притяжения катионов к нему над силами уноса их в раствор. В результате катионы диффундируют из раствора к аноду, на поверхности которого они присоединяют к себе часть его избыточных электронов и восстанавливаются. Электрический заряд анода при этом уменьшается, а электростатический потенциал — убывает, стремясь к электродному потенциалу анода. [c.247]

    Согласно второму закону термодинамики, энергия Гиббса системы самопроизвольно стремится к минимуму. У индивидуальных жидкостей уменьшение поверхностной энергии Гиббса осуществляется в основном за счет сокращения поверхности (слияние мелких капель в более крупные, шарообразная форма капель жидкости, находящихся во взвешенном состоянии). В растворах уменьшение поверхностной энергии Гиббса может происходить также за счет изменения концентрации компонентов в поверхностном слое. [c.305]

    Во всякой системе, в которой свободная энергия больше минимального при данных условиях значения (по второму закону термодинамики), должен самопроизвольно идти процесс в направлении уменьшения свободной энергии. Рассмотрим два примера. Туман представляет собой дисперсную систему из большого количества капелек жидкости (в частности воды), взвешенных в воздухе. Общая поверхность всех капелек жидкости в тумане во много раз больше той поверхности, которой обладала бы жидкость после слияния всех капелек в общую массу. В связи с этим туман является системой неустойчивой мелкие капельки при столкновении сливаются в более крупные капли, что в природных условиях приводит к выпадению дождя. Процесс укрупнения капель идет самопроизвольно, [c.274]


    Из-за несимметричности силовых полей на границе раздела между фазами энергия Гиббса на поверхности выше, чем в объеме фаз. Из второго закона термодинамики (см. гл. И) следует, что любые процессы протекают самопроизвольно, если они сопровождаются уменьшением энергии Гиббса. Поэтому конденсированные фазы стремятся принимать такие формы, в которых удельная поверхность минимальна. Например, капли жидкости принимают сферическую форму, где отношение величины поверхности к объему минимально. По этой же причине любые процессы, ведущие к уменьшению поверхностного натяжения, являются самопроизвольными. Поверхностное натяжение — важная характеристика (физико-химическая) твердых и жидких тел. [c.171]

    Коллоидные растворы обладают большим запасом свободной энергии, а поэтому термодинамически неустойчивы. Огромная удельная поверхность дисперсной фазы создает избыток поверхностной энергии, которая, согласно второму закону термодинамики, стремится к наименьшему значению, что связано с уменьшением поверхности раздела между частицами и средой. Это вызывает переход системы в такое состояние, когда частицы объединяются, сцепляясь под действием молекулярных сил в агрегаты. В одних коллоидах объединение идет довольно быстро, в других сравнительно медленно. [c.111]

    Коллоидные системы обладают большой свободной энергией и в соответствии со вторым законом термодинамики будут стремиться к равновесному состоянию, характеризующемуся разделением системы на две фазы, имеющие минимальные межфазовые поверхности и, следовательно, минимальную свободную поверхностную энергию. Отсюда становится понятным, что стабилизаторы, адсорбируясь на дисперсной фазе и снижая тем самым количество свободной энергии, будут способствовать устойчивости системы. [c.111]

    Коллоидные растворы представляют собой гетерогенные системы, что и служит одной из причин их неустойчивости. Они обладают большой свободной энергией и в соответствии со вторым законом термодинамики будут стремиться к равновесному состоянию, характеризующемуся разделением системы на две фазы, имеющие минимальные межфазовые поверхности и, следовательно, минимальную свободную поверхностную энергию. Отсюда становится понятным, что стабилизаторы, адсорбируясь на дисперсной фазе и снижая тем самым величину свободной энергии, также будут способствовать устойчивости системы. [c.135]

    Согласно второму закону термодинамики, движущей силой теплообменных процессов является разность потенциалов—температур. В рабочем пространстве печей устанавливается весьма сложное поле температур в пламени, на поверхности кладки, на поверхности нагрева. Изменение температур того или иного поля во времени [c.22]

    Теперь уберем тело 1 и заменим его телом 2, которое также имеет форму маленького диска, но состоит из материала с коэффициентом поглощения А. Энергия излучения, падающая на поверхность этого тела, опять равна еь. Тело поглощает количество энергии Кеь. Энергия излучения е тела 2 должна иметь такое же значение в соответствии со вторым законом термодинамики  [c.439]

    Это уравнение фактически представляет собой другой вывод закона Кирхгофа. Если две поверхности обладают одинаковыми температурами, то ,х1= ьх2 и, согласно второму закону термодинамики, поток тепла д должен быть равен нулю. [c.492]

    Механизм коксования анодной шихты и связующего вещества в основном аналогичен замедленному коксованию тяжелых нефтяных остатков в необогреваемых камерах. Отличие заключается в том, что в загружаемом сырье уже содержится значительное количество карбоидных зерен разного размера, но в строго определенном соотношении. На поверхности этих зерен адсорбируется связующее вещество, что при определенных условиях вызывает спекание коксовых частиц. Спекание происходит потому, что свободная энергия поверхности мелких коксовых частиц больше, чем крупных. В соответствии со вторым законом термодинамики, всякий процесс, сопровождающийся убылью свободной энергии, должен протекать самопроизвольно. Повышение температуры шихты и пека способствует процессу уплотнения (синерезису), идущему самопроизвольно с уменьшением свободной энергии. Можно предположить, что имеется какое-то критическое расстояние между коксовыми зернами, после достижения которого они [c.146]

    Теперь рассмотрим две соприкасающиеся однокомпонентные не смешивающиеся между собой жидкие фазы т и п. В этом случае происходит взаимная индукция фаз и возникновение межфазного потенциала двух поляризованных жидкостей как за счет собственного (внутреннего) поля, так и вследствие индукции соседней фазы. Пусть первая из них натекает на вторую так, что ее поверхность увеличивается на (10,гп, площадь свободной поверхности фазы п соответственно уменьшается на величину ёПп, равную по абсолютной величине йПт- Поверхность контакта фаз обозначим через Отп- Для каждой из этих фаз по отдельности можно записать объединенный первый и второй законы термодинамики с учетом поверхностных явлений в виде  [c.15]


    Расчетные данные для продольного профиля а , полученные как для ядра, так и для кольца, показывают (см. рис. 8.1), что температурный градиент в нижней части ядра по мере продвижения частицы выравнивается и в верхней его части даже возникает противоположный градиент. Кажущееся нарушение второго закона термодинамики, когда газ в фонтане продолжает охлаждаться в присутствии более горячей поверхности частицы, объясняется тем, что перекрестный поток доставляет много холодных частиц в ядро вдоль всей длины слоя. Температура частиц из перекрестного потока, т. е. температура массы твердых частиц в данных экспериментах, даже ниже, чем в отсутствие массообмена [c.136]

    Согласно требованию второго закона термодинамики, всякая свободная энергия, а, следовательно, и величина о в изотермических условиях стремится к минимуму. Так как поверхностная энергия жидкости пропорциональна ее поверхности, то понятно, что жидкость в отсутствие воздействия на нее внешних сил стремится принять форму, соответствующую минимальной ее поверхности и минимуму свободной поверхностной энергии, т. е. форму шара (опыт Плато). Тем самым определяется отмеченное выше направление силы поверхностного натяжения. [c.43]

    Величина поверхностного натяжения а связана также с концентрацией молекул, растворенных на поверхности. Действительно, так как система всегда стремится построить свою поверхность с минимальной затратой энергии, то на этой поверхности будут сосредоточиваться по преимуществу, очевидно, те молекулы, с присутствием которых связана минимальная поверхностная энергия. Отсюда следует ожидать, что вещества, понижающие поверхностное натяжение, т. е. поверхностно-активные, будут скопляться на поверхности раздела и, наоборот, вещества поверхностно-неактивные не будут накопляться на поверхности, а распределятся преимущественно внутри жидкости. Применив к этим соображениям качественного характера второй закон термодинамики, Гиббс придал им следующую количественную формулировку  [c.610]

    Само по себе диспергирование еще не дает сколько-нибудь устойчивых эмульсий. Благодаря огромному увеличению поверхности раздела Д5 между двумя жидкостями система, полученная диспергированием, приобретает большой запас свободной поверхностной энергии Д/ =сД5 и становится термодинамически неустойчивой. Согласно второму закону термодинамики, такая система будет стремиться самопроизвольно перейти в устойчивое состояние путем уменьшения запаса свободной энергии Д/", что, в свою очередь, может осуществляться двояким путем или за счет уменьшения фактора емкости системы Д5, или за счет уменьшения фактора интенсивности—поверхностного натяжения между фазами о. [c.248]

    Молекулярная адсорбционная хроматография. Молекулярная адсорбция основана на том, что поверхность различных адсорбентов обладает определенным количеством свободной потенциальной энергии, мерой которой является энергия единицы поверхности, называемая капиллярной постоянной. Поскольку согласно второму закону термодинамики процессы протекают в сторону уменьшения свободной энергии, поверхностная потенциальная энергия всегда стремится к минимальным значениям за счет накопления на поверхности адсорбента веществ с меньшей капиллярной постоянной, т. е. за счет адсорбции. [c.348]

    Отметим еще одну очень важную особенность второго закона термодинамики по сравнению с первым. Второй закон не является абсолютным, а имеет статистический характер. Для систем из небольшого числа частиц выводы второго закона применимы ограниченно, а к системам из очень малого числа частиц второй закон совершенно неприменим. При характеристике систем мы обычно оперируем такими свойствами, как давление, температура, мольный объем и др. Они имеют статистическую природу. Давление газа представляет собой сумму импульсов молекул на единицу поверхности стенок сосуда и является, таким образом, средней величиной для большого числа частиц. Отдельные частицы в момент удара обладают различным количеством движения и ударяются о стенку сосуда под самым различным углом. Температура определяется средней кинетической энергией поступательного движения всех молекул данной системы, хотя кинетическая э нергия отдельных частиц может значительно отличаться от такой величины. [c.55]

    Согласно второму закону термодинамики коллоидная система должна самопроизвольно уменьшать свою поверхностную энергию. Это, как видно из уравнения (24), может происходить за счет уменьшения величины поверхности вследствие укрупнения частиц золя (коагуляция) и за счет уменьшения величины поверхностного натяжения, вызываемого самопроизвольным увеличением концентрации вещества на границе фаз (адсорбция). [c.158]

    В соответствии с принципом минимума свободной энергии, являющимся выражением второго закона термодинамики, в коллоидных системах особенно легко протекают самопроизвольные процессы, направленные в сторону уменьшения свободной поверхностной энергии. Это уменьшение свободной энергии осуществляется или путем адсорбции коллоидными частицами веществ, понижающих поверхностное натяжение, или путем уменьшения общей поверхности системы в результате образования крупных частиц из более мелких. [c.163]

    В соответствии со вторым законом термодинамики всякая система может находиться в состоянии равновесия только в том случае, если ее свободная энергия имеет наименьшую величину. Поэтому в коллоидных системах, обладающих значительной величиной поверхностной энергии, проявляется тенденция к ее уменьшению, что может быть достигнуто за счет уменьшения суммарной поверхности, т. е. за счет соединения отдельных частиц в более крупные агрегаты такой процесс укрупнения частиц, называемый коагуляцией, приводит к разрушению коллоидной системы. [c.167]

    В процессе эмульгирования, т. е. дробления жидкости на капельки, происходит сильное увеличение суммарной поверхности раздела между двумя жидкими фазами, а вместе с этим и увеличение запаса свободной поверхностной энергии. На основании второго закона термодинамики система, обладающая большим запасом свободной энергии, неустойчива в ней будут идти самопроизвольно процессы, направленные в сторону уменьшения [c.243]

    Изотермы адсорбции. В гетерогенной системе свойства поверхности раздела фаз и свойства самих фаз различны, особенно при очен1>. большой относительной поверхности раздела фаз. Адсорбцией называется процесс, приводящий к изменению концентрации одного из имеющихся в системе веществ на поверхности раздела фаз. Равновесие это независимо от вида поверхности раздела фаз, описывается при помощи уравнения Гиббса, вытекающего из. второго закона термодинамики  [c.330]

    Это означает, что поток данного свойства опреде.лястся не только градиентом самого этого свойства, но градиентами других, чужих свойств. Учитывая наблюдаемое на опыте влияние разных потоков друг на друга, Онзагер в качестве второго постулата ввел соотношение взаимности Lik = Lhi. Если сила Xk, определяемая градиентом к, действует на поток свойства i, то точно так же градиент свойства I действует ка поток свойства к. Термодинамические силы X целесообразно связать с какой-либо термодинамической функцией, определяющей направление процессов. Внутри систем энтропия возникает — генерируется благодаря протеканию необратимых процессов. Скорость ее возрастания в единице объема S характеризует необратимость процесса. Рассмотрим падение шариков в вязкой жидкости. При достижении стационарного состояния скорость их падения v постоянна. Еслн число шариков в единице объема равно С, то их поток, т. е. общее их число, пересекающее единицу горизонтальной поверхности за единицу времени, составляет I= v, а сила тяжести совершает при этом работу vX или IX. Вследствие трения эта работа превращается в тепло. Скорость выделения тепла q = dqldt согласно уравнениям, вытекающим пз второго закона термодинамики, определяется уравнением q = TS, где S = rfS/d< — скорость роста энтропии. Отсюда следует, что Г5 = = Х. Это уравнение распространяют и на другие силы. С учетом того, что общее увеличение энтропии равно сумме приростов энтро-ппи, обусловлеи1П>1х отдельными силами, получим  [c.293]

    Гиббсовский грандиозный синтез достижений в общей термодинамике его великих предшественников и современников имел три основные черты. Во-первых, от Гаусса [2 Г Гиббс взял вариационный принцип, который он использовал для установления распределения и устойчивости жидких тел и поверхностей во внешних полях. (Неявно он признает это влияние в последней главе своей монографии Основные принципы статистической механики [3], где дает большой потенциал й в обозначениях Гаусса.) Гиббс освободил принцип Гаусса от модельных представлений. Во-вторых, Гиббс обнаружил, что использование первого и второго законов термодинамики (которые он цитирует в краткой форме, данной Клаузисом [4]) придает вариационному принципу солидную термодинамическую основу. В-третьих, он оценил важность как интенсивных переменных (таких, как химический потенциал), так и экстенсивных переменных для характеристики состояния вещества в объеме и в межфазных областях. [c.64]

    Любая система, в том числе и дисперсная, стремится, согласно второму закону термодинамики, к состоянию с мини--мальной свободной энергией. Это достигается системой путем сокращения суммарной поверхности или адсорбции дисперсных частиц на поверхности трения, как в исследуемых случаях. Адсорбировавшиеся на поверхности трения,дисперсные .частицы подчиняются закону диффузии, который проявляется в том, что частицы из зоны с большей концентрацией (зона контакта) переносятся к месту с меньшей их концентрацией. Процесс этот необратим и заканчивается равновесным состоянием, которое представляет собой равномерное распределение-частиц по всей поверхности трения. На законе диффузии основано явление самозатягивания поверхностных слоев смазки при их прорыве в процессе трения. [c.35]

    Проведем дальнейший анализ вопроса на этом примере. Капелька с радиусом г, окруженная паром при давлении рцг), отнюдь не находится в состоянии равновесия в обычном смысле слова. Напротив, канелька либо быстро исчезнет, либо будет разрастаться в большую массу жидкости. Следовательно, термодинамический метод без специальных оговорок применять нельзя. Чтобы сохранить капельку длительное время в собственном паре, нужно заключить ее в тесный резервуар, оставляя ее во взвешенном состоянии, т. е. сделать газовое пространство таким малым, чтобы отклонение величины капельки в сторону роста немедленно вело к такому снижению давления пара, которое вновь обеспечило бы уменьшение ее размеров. Самопроизвольное уменьшение капельки должно приводить к такому повышению давления пара, при котором преобладал бы процесс конденсации. Если теперь для вывода формулы провести мысленно обычный термодинамический эксперимент — перенести массу dn молекул из жидкости с плоской поверхностью в капельку и вернуть ее в виде пара обратно, то вследствие флуктуаций, количества работы, соответствующие этим процессам, окажутся различными. При этих обстоятельствах второй закон термодинамики применим, если описанный процесс повторяется часто, вследствие чего могут [c.89]

    Адсорбция молекул детергентов на тканях и поверхностях раздела твердое тело— раствор обычно чрезвычайно сложна. Поэтому здесь этот вопрос можно рассмотреть лишь очень кратко. На рис. Х1-19 приведены характерные изотермы адсорбции доде-цилбензолсульфоаата натрия на хлопчатобумажной ткани [82]. Точка перегиба соответствует резкому увеличению наклона кривой, после чего следует быстрый рост адсорбции до некоторого максимального значения. Аналогичные данные получены Сали-бом и Китченером [83] (см. также [70—72]) и позднее Мукерджи и Анавилом [84]. Если эти данные относятся к истинному равновесию и между раствором и адсорбированной фазой не происходит перераспределения компонентов (разд. П-6Б), то наличие максимума на изотермах адсорбции, по-видимому, трудно согласовать со вторым законом термодинамики. [c.385]

    В заключение отметим, что объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики, дополненное электростатической работой, вызванной поляризацией поверхностного слоя двух контактирующих жидких фаз, позволяет построить молекулярную термодинамику поверхностных явлений получить обобщенное уравнение электрокапиллярности (см. (11.38), следствия из которого дают возможность определить поверхно стный скачок потенциала на границе жидко сть-газ (11.49), (11.50), жидкостной потенциал (11.61), уравнение электрокапиллярности [c.268]

    Закрепление частицы на пузырьке газа — это самопроизвольный процесс, который согласно второму закону термодинамики может протекать лишь с уменьшением свободной энергии системы. Убыль свободной поверхностной энергии КР системы после прилипания частицы к пузырьку, отаесенная к единице вновь образованной поверхности раздела частица—газ, можно вьфазить следующими уравнениями [8]  [c.156]

    Оценим ошибку в определенйи АЯ процесса из-за наличия систематической ошибки, связанной с градиентом температуры между точкой закрепления термопары (или пирометрическим отверстием) и поверхностью изучаемого вещества. Второй закон термодинамики [c.50]

    Уравнение Гюттига очень удачно описывает форму изотермы (нолимо-лекулярной) адсорбции, с его помощью были успешно определены величины поверхностей для области относительных давлений р/ро вплоть до 0,35. Однако основано уравнение на спорных теоретических положениях [109, 137]. При выводе уравнения оказался нарушенным принцип микроскопической обратимости , который столь же непогрешим, как второй закон термодинамики. Гюттиг допускал, что равновесные условия в любом данном слое могут быть достигнуты при уравнивании двух процессов испарения и конденсации, хотя эти процессы и не являются обратными друг другу. [c.83]

    Следовательно, лиофобные золи всегда находятся в неустойчивом (или мало устойчивом, или ложном) равновесии. Предоставленные сами себе, подчиняясь второму закону термодинамики, они переходят в иную, более устойчивую, с меньшим запасом свободной энергии, форму своего существования путем уменьщения общей поверхности их дисперсной фазы, т. е. путем слипания частиц. Растворы ВМС ведут себя по другому полученные путем самопроизвольного процесса растворения, т. е. с уменьшением запаса свободной энергии, они являются системами термодинамически устойчивыми, или, иначе говоря, находятся, кзк всякий раствор, в устойчивом термодинамическом равновесии. Что это действительно так, было экспериментально подтверждено В. А. Каргиным, показавшим на ряде растворов ВМС подчиняемость их правилу фаз. Если во многих случаях применение правила фаз для этих систем встретило большие затруднения, то это объясняется тем, что достижение истинного равновесия в этих системах часто требует очень длительного времени, измеряемого иногда месяцами и даже годами. [c.153]

    По второму закону термодинамики всякая свободная энергия стремится к минимуму. Поверхностная энергия, как и другие формы энергии, может уменьшаться двумя путями — или путем уменьшения фактора интеноивности, или путем уменьшения фактора емкости. А так как поверхностная энергия представляет собой произведение поверхностного натяжения на величину поверхности [c.243]

    В этом случае ф(а . ..)= onst определяет мгновенную поверхность нагружения, существование которой подразумевает, что вторая часть второго закона термодинамики выполняется. [c.163]

Смотреть страницы где упоминается термин Термодинамика, второй закон поверхностей: [c.236]    [c.22]    [c.82]    [c.238]    [c.254]    [c.252]    [c.48]   
Физика и химия твердого состояния органических соединений (1967) -- [ c.362 , c.364 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Закон второй

Закон термодинамики

Закон термодинамики второй

Термодинамики второй



© 2025 chem21.info Реклама на сайте