Состояние макроскопическое

Перечень достижений естествознания XX в. фундаментальной важности был бы неполным без еще одного эпохального события, которое произошло совсем недавно - в конце 70-начале 80-х годов. Речь идет о возникновении нелинейной неравновесной термодинамики, или физики открытых систем. Ее становление обязано прежде всего И.Р. Пригожи-ну, разработавшему теорию динамических состояний макроскопических систем особого типа - диссипативных самоорганизующихся структур -и теорию бифуркаций, дифференцирующую беспорядочные флуктуации на обратимые (равновесные) и необратимые (неравновесные). Они составили основу для изучения явлений, суть которых определяется неразрывной связью макроскопических свойств большого ансамбля с индивидуальными свойствами микроскопических составляющих. В открытых системах, находящихся вдали от положения равновесия, могут протекать процессы, приводящие к спонтанному возникновению порядка из хаоса. Источником самопроизвольного конструирования пространственного и пространственно-временного порядка на всех уровнях структурной организации системы является необратимость бифуркационных флуктуаций. [c.10]

Вероятность данного состояния макроскопической системы можно получить как произведение вероятностей определенных состояний, составляющих эту систему частиц. В этом случае надо учесть, что в газе и в растворе частицы неразличимы. Поэтому состояние системы, в котором частица А, находится в /-том состоянии, а частица А, в л-ом состоянии, и состояние, в котором, наоборот, А, находится в п-ом, а А, —в -том состоянии, идентичны. Таким образом, одно и то же состояние системы, состоящей из N частиц, может быть получено N различными способами. Следовательно, вероятность такого состояния равна [c.421]

Состояние системы определяется ее параметрами. Параметры системы могут быть заданы на молекулярном уровне (координаты, количество движения каждой из молекул, очередность обмена молекул положениями в пространстве, энергией и др. — микроскопические параметры) и на уровне описания состояния сразу всей системы макроскопические параметры). Любому макроскопическому состоянию системы отвечает множество различных положений и движений молекул, т. е. множество микроскопических состояний. Макроскопических параметров, в отличие от микроскопических, немного, что очень удобно для их практического применения. [c.169]

Для системы, предоставленной самой себе, состояние равновесия является не только самым вероятным, но и простейшим по сравнению с другими возможными состояниями. Макроскопические параметры, характеризующие равновесную систему, остаются во времени не просто постоянными но и равными своим средним значениям, поскольку физико-химические кинетические процессы идут лишь на микроскопическом уровне и не имеют макроскопического проявления. [c.23]

Правило фаз Гиббса — один из самых всеобщих законов природы, описывающих состояние макроскопических систем, находящихся в равновесии. Оно всегда подтверждается опытом и никаких отклонений от этого правила не наблюдается, если только выполняется требование равновесности системы и если к отдельным частям системы применимо понятие фазы. [c.199]

Курс состоит из двух частей. В первой части рассматривается строение вещества. Здесь проводится подход к химической системе как системе из взаимодействующих электронов и ядер, из которых формируются атомы, многоатомные частицы, а затем и макроскопические вещества. В неразрывной связи со строением описывается состояние соответствующих систем. С этой целью авторы отказались от традиционной компоновки материала. В частности, понятия внутренней энергии и энтропии вводятся в первой части курса в связи с изложением вопросов строения и состояния макроскопических систем. Это же касается некоторых понятий теории растворов, как представления о предельно разбавленном и идеальном растворе, которое связано именно с особенностями строения растворов, природой взаимодействия между частицами раствора. Вторая часть посвящена теории химического процесса. В ней рассматриваются термодинамика и кинетика химических реакций. [c.3]

ГЛАВА IX СОСТОЯНИЯ МАКРОСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ [c.128]

СОСТОЯНИЯ МАКРОСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ [c.148]

Таким образом, следствием первого начала является определение неизмеряемой непосредственно функции состояния макроскопической системы и, изменения которой описывает дифференциальное уравнение (1.2). Эту функцию называют внутренней энергией системы и вычисляют с точностью до неопределенной постоянной интегрирования. [c.15]

Закон сохранения энергии, записанный в форме соотношения (1.3), — это новый закон физики, отличающийся от своих частных формулировок в механике или в теории электричества. Он основан на опытных данных о способности сохраняться алгебраической суммы dQ и dA при различных способах перехода от одного состояния макроскопической системы к другому. Величины и, Q и А имеют одинаковую размерность — размерность энергии, но обладают существенно разными физическими и математическими свойствами. [c.16]

Резюмируем кратко сказанное выше. Итак, каждое макросостояние системы может быть охарактеризовано величиной ДГ AQ), которая представляет фазовый объем, отвечающий данному макросостоянию. Величина ДГ (ДЙ) является, таким образом, функцией состояния системы. Вероятность определенного макросостояния для системы с заданными Е, V, N пропорциональна величине Д Г (ДЙ), и эту величину можно назвать статистическим весом макросостояния. Равновесное состояние макроскопической системы является наиболее вероятным отвечающий этому состоянию объем ДГ (X ) составляет подавляющую часть объема энергетического слоя, так что Д Г (Х )/ДГ (Е) = = ДО (Х )/Аа (Е) 1. [c.66]

ТЕМПЕРАТУРА ж. Один из основных параметров состояния макроскопической системы с молекулярно-кинетической точки зрения характеризует интенсивность теплового движения частиц, образующих систему теоретически определяется на основании второго начала термодинамики как производная энергии тела по его энтропии. [c.430]

Статистический характер закона возрастания энтропии вытекает из самого определения энтропии (И1.63), связывающего эту функцию с вероятностью данного макроскопического состояния системы. Действительно, в системе в принципе возможны процессы как с увеличением энтропии (если исходное состояние неравновесное), так и с ее уменьшением (флуктуационные процессы). Однако равновесное состояние, которому отвечает максимальное значение энтропии изолированной системы, наиболее вероятно, причем для макроскопических систем максимум является чрезвычайно резким. Равновесному состоянию макроскопической изолированной системы отвечает почти весь объем энергетического слоя, и изображающая точка системы с вероятностью, близкой к единице, находится именно в этой области. Если система пе находится в состоянии, которому отвечает равновесное значение макроскопического параметра X (с точностью до интервала ДХ), она почти наверняка придет к этому состоянию если же система уже находится в этом состоянии, она очень редко будет выходить из него. [c.73]

Можно заключить, что для развития частичной упорядоченности в жидком состоянии макроскопическая ориентация не обязательна. Ограничению упорядоченности будет сопутствовать уменьшение энтропии плавления. [c.164]

Методы исследования равновесных и неравновесных состояний макроскопических систем существенно различны. Первая группа методов разрабатывается в рамках равновесной статистической физики, или статистической термодинамики. Второй группой методов занимается неравновесная статистическая физика, или статистическая кинетика, которую иногда также называют статистической термодинамикой необратимых процессов или неравновесной статистической термодинамикой. Отметим, что два названных раздела статистической физики к настоящему времени разработаны не в одинаковой степени. Если статистическая термодинамика представляет собой завершенную в целом теорию, то статистическая кинетика еще далека от своего завершения и пока в ней получили развитие в основном те методы, которые основаны на попытках перенесения некоторых идей статистической термодинамики. В связи с этим первая часть книги посвящена изложению методов исследования равновесных состояний макроскопических систем. Этот материал необходим для понимания сущности ряда важнейших методов статистической кинетики, которые используются во второй части книги при теоретическом анализе явлений переноса в процессах химической технологии, [c.45]

Если сравниваются вероятности двух состояний макроскопической системы при одинаковой температуре Т, то отношение вероятностей равно [c.90]

Замкнутая система по истечении времени всегда приходит в равновесное состояние. Равновесным называется такое состояние макроскопической системы, в котором отсутствуют потоки массы, заряда, импульса и т. д. Процесс прихода в равновесное состояние (релаксация) сопровождается ростом энтропии. В равновесии энтропия максимальна. [c.242]

Термодинамика дает описание процессов, протекающих в материальных телах на основе понятия о состоянии макроскопического равновесия. Поэтому время как параметр, характеризующий интенсивность (темп развития) процесса, не входит в уравнения термодинамики, и это исключает возможность временного описания процессов. [c.7]

Если выделить некоторую материальную систему и оградить ее о взаимодействия с прочими телами, то по истечении некоторого конечного промежутка времени в системе прекратятся какие бы то ни было процессы. Наступит состояние макроскопического равновесия. Это состояние может быть нарушено только внешними воздействиями. [c.13]

Здесь необходимо особо подчеркнуть, что рассматривается состояние макроскопического равновесия. Тот факт, что в системе установилось макроскопическое (видимое) равновесие, отнюдь не означает, что наступило и микроскопическое равновесие. Наоборот, микромир продолжает жить во всем своем многообразии. Совершается непрерывное движение микрочастиц, из которых состоит данная система, но оно совершается так, что состояние макроскопического равновесия не нарушается. [c.14]

Прежде чем переходить к описанию состояния макроскопических систем, необхбдимо ввести понятие гомогенной и гетерогенной системы. Система называется гомогенной, если в пределах ее отсутствуют физические поверхности раздела, т. е. поверхности, на которых происходит скачкообразное изменение каких-либо свойств системы. Гомогенной системой являются любой газ или смесь газов, раствор, чистая жидкость, отдельный кристалл. Если же в пределах системы существуют физические поверхности раздела, то такая система — [c.128]

Важно отметить, что возникновение и существование макроскопического равновесия делается возможным лишь благодаря наличию микроскопического движения. И больше — состояние макроскопического равновесия существует лишь благодаря наличию непрерывного микроскопического движения. Действительно, представим себе макроскопическую систему, которая в момент наложения изоляции находилась в неравновесном состоянии (например, в различных частях системы существовали различные значения температуры, давления, плотности и других физических величин). В такой системе в условиях изоляции будут протекать процессы выравнивания физических величин. Эти процессы выравнивания обязаны своим осуществлением именно движению микроскопических частиц, из которых состоит данная система. [c.14]

Итак, макроскопическое равновесие устанавливается в результате микродвижения. Это же движение в состоянии макроскопического равновесия обеспечивает его существование. Действительно, например, равновесное давление газа на стенки сосуда обусловливается непрерывной передачей импульсов молекул системы стенке. Равным образом постоянная температура газа обусловливается постоянством средней кинетической энергии движения молекул газа. [c.14]

Итак, для изолированной системы характерно исчезновение макроскопических процессов и установление состояния макроскопического равновесия. [c.14]

Действительно, задача формулируется следующим образом определить наблюдаемые на опыте свойства макроскопической системы при некоторых заданных макроскопических параметрах (допустим, это температура Т, число частиц N, объем системы V). То, что мы знаем о состоянии системы, —лишь небольшое число макроскопических параметров. Мы никогда не располагаем сведениями о точном механическом состоянии системы в какой-то момент времени (не известны начальные условия механической задачи). Следовательно, механическую задачу не удается сформулировать таким образом, чтобы результатом было однозначное решение. Если же в число заданных параметров входят немеханические величины (например, температура), то чисто механическое рассмотрение вообще исключается. В то же время мы можем заметить, что точное механическое описание оказалось бы, пожалуй, излишне подробным. Мы знаем из опыта, что равновесное состояние макроскопической системы может быть задано с помощью небольшого числа параметров (для к-компонентной гомогенной системы достаточно задать к+2 параметра, чтобы определить ее состояние и массу), причем равновесные значения параметров совершенно не зависят от того, каким было начальное состояние системы. Системы одинаковой природы при заданных условиях (например, при заданных Т, V, 1 ) обнаруживают совершенно одинаковые равновесные макроскопические свойства, хотя их исходные механические состояния могут быть весьма различными. [c.7]

Термодинамика есть общая теория состояний макроскопических тел, которая, опираясь на небольшое число исходных положений и основных понятий, позволяет предвидеть характер изменения состояния любого избранного макроскопического тела в результате его взаимодействия с окружающими телами. Таково общее определение предмета термодинамики. [c.6]

До недавнего времени термодинамика (классическая термодинамика) ограничивалась количественным учетом только равновесных состояний макроскопических тел и лишь качественно учитывала неравновесные состояния последних. Вследствие этого она позволяла предвидеть величину и направление изменения состояния избранного макроскопического тела при его взаимодействиях с окружающими телами, но не позволяла предвидеть скорость [c.6]

Таким образом, любая неоднородность в распределении того или иного свойства микрочастиц, образующих макротело, в условиях отсутствия причин, поддерживающих ее, обязательно должна исчезнуть вследствие перераспределения этого свойства по всем микрочастицам до тех пор, пока макроскопически средняя количественная характеристика его в масштабах всего макротела не станет практически постоянной. Такое состояние макроскопического тела называется термодинамически равновесным состоянием, которое предполагает, что тело достигло термического, механического, химического равновесия, а также равновесия по любым другим возможным [c.11]

Неравновесное состояние макроскопического тела определяется значениями очень большого числа величин (параметров состояния) для разных частей тела и в различные моменты времени, тогда как для характеристики термодинамически равновесного состояния тела достаточно небольшого числа параметров, не зависящих ни от времени, ни от размеров и формы тела. [c.14]

Абсолютный нуль температуры есть предельное состояние макроскопических тел, соответствующее установлению в них наивысшей внутренней упорядоченности. Отсюда из физического смысла понятия энтропии следу- [c.52]

Одному макроскопическому состоянию соответствует огромное число различных микроскопических состояний, т. е. различных совокупностей состояний частиц, образующих эту систему. Задать микроскопическое состояние макроскопической системы — это значит задать состояние каждой ее частицы. Даже в твердом теле при любой температуре, отличной от абсолютного нуля, происходит непрерывное изменение состояния отдельных частиц (в этом случае колебательных состояний). Если кристалл, образованный N атомами, имеет энергию, соответствующую возбуждению всего-навсего одного атома, то поскольку в разные моменты времени эта энергия будет сосредоточена на разных атомах, то число различных микроскопических состояний будет равно N. А ведь речь идет о практически недостижимом макроскопическом состоянии, предельно близком к абсолютному нулю температуры. В любом же реальном случае число различных микроскопических состояний, соответствующих определенному макроскопическому состоянию, будет невообразимо велико. Поэтому можно сказать, что любому макроскопическому состоянию свойственна определенная неупорядоченность. Она резко возрастает при переходе к жидкому и тем более газовому состоянию, так как здесь частицы могут находиться в разных точках системы, иметь различную скорость поступательного движения, различные вращательные состояния. [c.136]

Одному макроскопическому состоянию соответствует огромное число различных микроскопических состояний, т. е. различных совокупностей состояний частиц, образующих систему. Задать микроскопическое состояние макроскопической системы — это значит задать состояние каждой ее частицы. Даже в твердом теле при любой температуре, отличной от абсолютного нуля, происходит непрерывное изменение состояния отдельных частиц (преимущественно колебательных состояний). Пусть кристалл, образованный N атомами, имеет энергию, соответствующую возбуждению всего-навсего одного атома поскольку в разные моменты времени эта энергия сосредоточена на разных атомах, то число [c.155]

Из опыта следует, что энтропия жидкого гелия Не при ОК равна нулю. Это означает, что при ОК существует только одно состояние макроскопического объема жидкого гелия мы будем называть его основным состоянием. Оно определяется одной единственной волновой функцией фд. Эта волновая функция является собственной функцией гамильтониана Н макроскопической системы, имеющего одно-единст-венное собственное значение энергии, равное 11 . При ОК жидкий Не является квантовой когерентной системой. Поскольку его состояние единственно, движения всех частей этой макроскопической системы однозначно взаимосвязаны (когерентны). [c.237]

Прежде чем комментировать содержание монографии, мы хотели бы обратить внимание на другой важный результат нашего подхода. Мы выводим общее неравенство, справедливое для любого изменения состояния макроскопической системы при фиксированных граничных условиях из-за высокой степени общности мы называем это неравенство универсальный критерий эволю- [c.12]

Состояние макроскопической системы из N частиц, занимаюш их объем V, в классической механике описывается обычно при помош,и координат в фазовом пространстве г .. . ., j9i,. . ., j9jv, где г -. Pi — соответственно радиус-векторы и импульсы частиц. В дальнейшем совокупность Г , Pi будем обозначать через Нахождение-системы в элементарном объеме фазового пространства dxi,. . ., dxj около точки Xi в каждый момент времени t определяется вероятностной функциейFjv (il Xi,. . ., Xj ). Функция Fjv нормирована [c.189]

Состояние макроскопического равновесия наступит в системе не сразу после осуществления изоляции. Если к моменту осуществления изоляции система участвова- [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология