Термодинамика дальнейшее развитие

Соотношение между биофизикой сложных систем и другими разделами биофизики, охарактеризованными выше, подобно соотношению между феноменологической термодинамикой и молекулярной физикой. В основе поведения сложной биологической системы лежат свойства биологических молекул и образуемых ими структур. Дальнейшее развитие биофизики должно привести к ее интеграции — к общему молекулярному истолкованию свойств таких систем. Уже сегодня мы говорим о молекулярных основах эволюции [13, 49]. Однако ряд биологических явлений возникает только на уровне сложной системы. Так, высшая нервная деятельность, в основе которой лежат молекулярные процессы, реализуется лишь в сложной системе. [c.51]

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ — важная отрасль химической науки, которая использует все достижения физики и математики для исследования, объяснения, установления закономерностей химических явлений и свойств вещества. Ф. х. включает учение о строении вещества, химическую термодинамику и химическую кинетику, электрохимию и коллоидную химию, учение о катализе, растворах, фотохимию и радиационную химию. Значение Ф. х. как науки непрерывно возрастает, так как она является теоретической основой для исследований как в отраслях неорганической, органической и аналитической химии, так и в разработке новых важнейших химикотехнологических процессов, путей управления существующими технологическими процессами и их усовершенствованием. Без использования достижений Ф. X. невозможно дальнейшее развитие всех других отраслей химии — неор- [c.262]

В 1840 г. русский академик Г. И. Гесс на основе обширных экспериментальных исследований тепловых эффектов химических реакций установил основной закон термохимии, который является одним из выражений открытого позднее первого закона термодинамики. Дальнейшее развитие термодинамика получила в работах многих ученых. Второй закон термодинамики был обоснован Р. Клаузиусом и В. Томсоном, третий закон термодинамики был открыт В. Нернстом. [c.7]

Применение методов статистической физики к решению проблем химической термодинамики привело в 20-х годах к созданию статистической термодинамики и к возможности определять значения основных термодинамических функций веществ в состоянии идеальных газов на основе данных о строении молекул и о спектрах веществ. Правда, и в настоящее время возможности этого метода практически ограничиваются лишь простыми молекулами или молекулами, для которых такие расчеты упрощаются вследствие их симметрии. Однако большое значение имела прежде всего возможность определить значения энтропии и других величин двумя независимыми методами — методами классической термодинамики на основе калориметрических определений и методами статистической термодинамики на основе данных о строении молекул и их спектрах. В большинстве случаев этими двумя методами были получены хорошо согласующиеся значения энтропии, что. явилось убедительным доказательством надежности каждого из них. Позднее были выяснены и причины наблюдаемых в известных случаях расхождений, что привело к возможности использовать эти расхождения для определения параметров, относящихся к строению молекул (энергетический барьер внутреннего вращения и другие). В дальнейшем развитие радиоспектроскопии расширило экспериментальные основы расчетов, а использование электронно-вычислительных машин облегчило проведение их. В результате методы статистической термодинамики нашли широкое применение для определения основных термодинамических функций разных веществ в газообразном состоянии при самых различных внешних условиях и значительно способствовали быстрому увеличению фонда имеющихся данных. Однако эти методы сами по себе не дают в настоящее время возможности определять тепловые [c.18]

Несомненно, что закономерности, лежащие в основе хорошо подтвержденных методов, правильно отражают какие-то еще нераскрытые связи между рассматриваемыми свойствами и составом и строением вещества. Можно думать, что с дальнейшим развитием статистической термодинамики и, в частности, с распространением методов ее на кристаллическое и жидкое состояния веществ эти связи получат и теоретическое объяснение. [c.89]

Дальнейшее развитие науки показало, что методы, используемые термодинамикой для решения теплотехнических проблем, могут быть успешно применены и при изучении самых разнообразных явлений природы, сопровождающихся взаимопревращениями различных форм энергии тепловой, электрической, химической, механической и др. Таким образом, современная термодинамика охватывает практически все, с чем сталкивается человек в своей деятельности. [c.44]

Вначале химическая термодинамика развивалась в отрыве от атомно-молекулярного учения. В дальнейшем развитие (статистическая термодинамика) пошло по пути использования данных о химической структуре атомов, молекул и конденсированных фаз с целью нахождения их термодинамических свойств. [c.149]

Этот постулат не вытекает из первого начала термодинамики и является самостоятельным законом природы, который находится в полном соответствии со всем опытом человечества. Однако формулировка постулата, данная Клаузиусом, допускала неоднозначное толкование этого закона. Поэтому в дальнейшем развитии учения о втором начале термодинамики были высказаны другие формулировки постулата второго начала, более строгие. Планку принадлежит, вероятно, наиболее удачная [c.25]

Химическая термодинамика использует положения и выводы общей термодинамики. Первый закон (начало) термодинамики непосредственно связан с законом сохранения энергии, который был сформулирован в самом общем виде М. В. Ломоносовым (1748 г.). В середине XIX в. дальнейшее развитие данный закон получил в работах Р. Майера, Г. Гельмгольца, Д. Джоуля. [c.72]

Дальнейшее развитие термодинамических исследований, особенно в настоящее время,вышло далеко за рамки усовершенствования тепловых двигателей. Современные методы термодинамического анализа (например эксергетического) позволяют оптимизировать энергоиспользование любой технологической установки, цеха, производства, завода или отрасли в целом. Особенно актуально применение термодинамического аппарата с ростом цен на энергоносители на мировом рынке, что потребовало разработки энергосберегающих технологий и установок. Главная роль в разработке менее энергоемких технологий принадлежит технологам. Эту задачу невозможно решить без глубоких знаний основ теплотехники и, в частности, технической термодинамики. [c.5]

Физическая теория пространственной организации белка, определяемая сформулированными выше принципами, является дальнейшим развитием рассмотренной ранее термодинамической теории. В нее привнесены отсутствующие у последней конкретные, детерминистические признаки структуры белка, связывающие конформационное поведение макроскопической системы со свойствами ее микроскопических составляющих. Термодинамическая теория является феноменологической. Она была призвана установить природу самоорганизации белка (и, действительно, установила, что сборка полипептидной цепи представляет собой статистико-детерминистический процесс), отнести рассматриваемое явление к адекватной его природе области естественнонаучных знаний (нелинейной неравновесной термодинамике) и дать качественно непротиворечивую трактовку всем важнейшим особенностям этого явления (спонтанному характеру, беспорядочно-поисковому механизму, высокой скорости и безошибочности). Физическая теория, в отличие от термодинамической, является не качественной, а количественной теорией, и должна послужить основой метода численного решения конформационной проблемы белка. Метод, опираясь на физическую модель, строится на поэтапном подходе и анализе конкретной белковой молекулы, нативная конформация которой предполагается самой предпочтительной по энергии, наиболее компактной и согласованной в отношении всех внутри- и межостаточных взаимодействий структурой. [c.106]

Разные области термодинамики химических реакций развивались неодновременно" . Изучение тепловых эффектов различных процессов и теплоемкостей разных веществ началось еще с первой половины прощлого века в результате разработки калориметрических методов. Хорошо известный закон Гесса, основанный на экспериментальных данных, был опубликован в 1840 г. В течение всего последующего времени параллельно с дальнейшим развитием теории и техники эксперимента происходило интенсивное накопление опытных данных о тепловых эффектах различных реакций, теплоемкостях, теплотах плавления, теплотах испарения разных веществ и других величин. В течение XIX века в работах Гесса, Томсена, Бертло, Лугинина, Зубова и других был накоплен обширный фонд данных для этих величин, в частности по теплотам испарения и сгорания органических соединений. Это дало возможность выявить ряд закономерностей в их значениях (правило Трутона, аддитивность теплот сгорания органических соединений некоторых классов). Последующее повышение точности показало, впрочем, довольно приближенный характер таких закономерностей. [c.17]

Современный этап развития научных исследований в области основных процессов и аппаратов хими ческой технологии характеризуется широким использованием представлений и методов таких естественнонаучных дисциплин, как гидромеханика, термодинамика необратимых процессов, статистическая физика, а также других разделов физики. Это обусловлено тем, что основу теоретического анализа процессов химической технологии составляет описание процессов переноса массы, тепла, а также количества движения в одно- и многофазных средах. Закономерности, которым подчиняются эти процессы переноса, изучаются с помощью фундаментальных методов, разработанных в указанных выше разделах механики и физики. Без применения этих методов невозможно дальнейшее развитие научных представлений о механизме протекания тепло- и массообменных, а также химических процессов, которые осуществляются в химико-технологи-ческих аппаратах, а следовательно, и разработка более точных методов расчета этих процессов. [c.5]

Для расчета выхода каждого из компонентов газовой смеси (СО2, СО Н2, СН4/ приведенная выше теория нуждается в дальнейшем развитии и привлечении данных по термодинамике и кинетике реакций (1-4). [c.134]

Материал книги разбит на пять глав. Первая из них содержит изложение основных принципов термодинамического метода в его феноменологическом толковании. Мы придерживались здесь той точки зрения, что термодинамика необратимых процессов является дальнейшим развитием классической термодинамики и вместе с ней образует общее учение о таких свойствах материальных объектов, которые проявляются при взаимодействиях последних друг с другом. Данный подход базируется на рассмотрении взаимодействий между объектами как явлений переноса характерных для каждого вида взаимодействия обобщенных координат с учетом эффектов увлечения и диссипации. Он обеспечивает более высокую общность описаний разнородных процессов, существенно облегчает составление различных балансовых соотношений и упрощает их толкование. Кроме того, такой подход позволяет полнее раскрыть содержание многих ключевых понятий и уравнений в математическом аппарате [c.6]

Дальнейшее развитие теории растворов пошло по двум путям с одной стороны, исследовались химические процессы протекающие в растворах, с другой стороны, исследовались физические свойства растворов на основании общих законов термодинамики. [c.14]

Дальнейшее развитие термодинамики привело к установлению таких важных термодинамических представлений, как химический потенциал Гиббса и не менее важных следствий из его свойств, как равенство нулю и Уравнение О приводит к фундаментальному наю Гиббса—Дюгема- Морг леса—Льюиса, которое лежит сейчас в основе термодинамики растворов [c.23]

Дальнейшее развитие термодинамики привело к установлению таких важных термодинамических представлений, как химический потенциал Гиббса, и не менее важных следствий из его свойств, как равенство нулю и Уравнение =0 приводит к фундаментальному [c.17]

Настоящая глава посвящена рассмотрению упомянутых понятий в связи с формулированием первого и второго законов термодинамики для систем постоянного состава (но непостоянного веса). Последующее распространение этих положений на системы переменного состава не встречает затруднений и представляет собой дальнейшее развитие результатов, полученных в этом разделе. Трудно переоценить важность глубокого понимания фундаментальных положений первого и второго законов термодинамики применительно к системам переменного веса. [c.54]

Несмотря на бесспорную важность органической химии для физических, биологических и медицинских наук, пока еще было сделано мало попыток обобщения термодинамики органических веществ, а это имеет основополагающее значение как для чисто теоретических, так и для прикладных наук. В то же время термодинамика неорганических веществ довольно хорошо разработана с точки зрения химиков, физиков, занимающихся проблемами твердого состояния, металлургов, керамиков и инженеров. Поскольку развитие науки и техники во все возрастающей степени зависит от знания основных свойств веществ, то отсутствие систематической и всесторонней разработки термодинамики органических кристаллов, несомненно, затрудняет дальнейшее развитие во многих областях. Нетрудно представить, каких больших успехов можно было бы достичь в технике, если бы твердое состояние органических веществ было так же хорошо изучено, как неорганических , [c.9]

В развитии исследований структуры ДЭС на платиновых металлах можно выделить несколько этапов. На первом этапе (20—ЗО-е годы) для изучения ионной адсорбции был развит метод адсорбционных кривых, были заложены основы термодинамики поверхностных явлений на платиновых металлах и показано влияние адсорбции водорода и кислорода на структуру ДЭС [1, 2, 7—12]. Затем в течение длительного времени строение ДЭС на платиновых металлах почти не изучалось. Новый этап начался в 50-х годах, когда для изучения ионной адсорбции были применены методы радиоактивных индикаторов [13] и адсорбционных сдвигов потенциала [14—17]. Интерес к структуре ДЭС на платиновых металлах усилился в 60-е годы в связи с решением проблемы топливных элементов. С середины 60-х годов начались работы по количественной проверке применимости термодинамической теории, намеченной еще в 30-х годах, к платиновым металлам, а также по дальнейшему развитию этой теории. Эти работы были стимулированы выводом термодинамического соотношения [18], позволяющего осуществить сравнительно простую проверку теории. [c.57]

Начало развития термодинамики неравновесных процессов (или просто неравновесной термодинамики) следует отсчитывать от Рудольфа Клаузиуса, которому принадлежит по существу основное в этой области понятие некомпенсированной теплоты (1850 г.). Однако первым все же применил термодинамические соотношения к изучению неравновесных процессов Вильям Томсон (Кельвин) в 1854 г. В более позднее время развитию неравновесной термодинамике существенно способствовал Де-Донде. Его главная идея состояла в том, что можно идти дальше обычного утверждения неравенства второго закона и дать количественное определение возникновения энтропии . В 1922 г. Де-Донде связал также некомпенсированную теплоту Клаузиуса и химическое сродство. В 1931 г. Онзагер формулировал свои знаменитые соотношения взаимности , являющиеся основой изучения связей различных неравновесных процессов в так называемой линейной области. Дальнейшее развитие неравновесной термодинамики и обоснование ее формализма связано с именами Пригожина, Глансдорфа, Казимира и других. Так, в работах И. Пригожина методы неравновесной термодинамики распространены на область, где связь между потоками и вызывающими их силами уже не является линейной. [c.308]

Для правильного понимания дальнейшего развития термодинамики растворов важно обратить внимание на то, что заключение об аддитивности и, S VI Z остается справедливым еще в одном весьма важном случае. А именно воспроизведенное выше рассуждение, что i-й компонент может быть без затраты тепла и работы изолирован от других компонентов, справедливо для раствора не только тогда, когда взаимодействие между молекулами растворенных веществ пренебрежимо мало. Все это рассуждение будет справедливо и тогда, когда взаимодействие между молекулами растворенного вещества является интенсивным (в связи, например, с большой концентрацией растворенного вещества), но когда это взаимодействие количественно не отличается от взаимодействия молекул растворенных веществ со средой растворителя. В этом случае выдвижение сосуда В из сосуда А опять-таки не потребовало бы затраты тепла или работы, так как разрьш сил связи между молекулами i-ro компонента в точности компенсировался бы заменой этих сил связи тождественными по условию силами связи между молекулами i-ro компонента и теми молекулами растворителя, которые при перемещении В и А занимают места, ранее принадлежавшие молекулам [c.256]

В своем прогнозе Райс не ошибся. Последующие годы отмечены дальнейшим развитием химической термодинамики, включая расчет химических равновесий методами статистической физики, химической кинетики (достаточно назвать только теорию цепных радикальных реакций), возникают теории органического катализа. [c.108]

Дальнейшее развитие термодинамика химических равновесий получила в работах А. Ле Шателье, который установил принцип, носящий теперь его имя в системе, находящейся в состоянии равновесия, изменение условий (давления или температуры) приводит к изменению равновесия (под действием внешних сил) в направлении, при котором восстанавливаются начальные условия. [c.95]

Основы классической статистической термодинамики за.чожены Д. Гиббсом [7] и Л. Больцманом [2], что же касается квантово-механической статистической термодинамики (или квантовой статистики) как части статистиче ской физики, то начало ее развития следует связать с появлением пионерских работ Н. Бора [17] и М. Планка (13]. Н. Бор ввел понятие стационарного квантового состояния, оказавшееся исключительно плодотворным для всего дальнейшего развития как самой квантовой механики, так и статистической термодинамики. [c.25]

Дальнейшее развитие теории аналитической химии связано с открытием Н. Н. Бекетовым (1827—1911) равновесия при химических реакциях и закона действующих масс К- М. Гульдбер-гом (1836—1902) и П. Вааге (1833—1900). Появление в 1887 г. теории электролитической диссоциации С. Аррениуса (1859— 1927) дало в руки химикам-аналитикам эффективный количественный метод управления химическими реакциями, а успехи химической термодинамики еще больше расширили эти возможности. Существенную роль сыграла монография В. Оствальда (1853—1932) Научные основы аналитической химии в элементарном изложении , вышедшая в 1894 г. Большое значение для развития окислительно-восстановительных методов аналитической химии имели работы Л. В. Писаржевского (1874—1938) и Н. А. Шилова (1872—1930) по электронной теории окислитель-но-восстановительных процессов. [c.11]

Удельную поверхность адсорбентов на основе хроматографических измерений определяли Нельсон и Эггертсен, а также Рогинский, Киселев и др. Метод определения коэффициентов активности разбавленных растворов в процессе растворения газа или пара в жидкости предложили Кейлеманс и Квантес. Этот метод сыграл и продолжает играть важную роль в термодинамике разбавленных растворов и ее практическом приложении, например в технологии разделения экстрактивной дистилляцией. Метод получил дальнейшее развитие в работах Мартайра, Короля, Вяхирева, Решетниковой, Царфина и др. [c.250]

Если говорить о дальнейшем развитии наших представлений в области строения двойного электрического слоя, то следует указать, что после теорий Гуи и Штерна, каких-либо общих теорий подобного масштаба не появлялось, хотя и были попытки построения отдельных аспектов теории двойного слоя с использованием методов термодинамики необрати-мых процессов и статистики. Предлагались некоторые уточнения картины строения двойного слоя, представленной Штерном. Так, например, Грэм предложил провести подразделе- ние внутренней части двойного слоя для слу- чая, когда имеет место специфическая адсорб- ция наряду с адсорбцией ионов за счет электростатических сил. Такое подразделение приводит к тому, что выделяется отдельно плоскость, проходящая через центры специфически адсорбированных ионов, со значением потенциала и плоскость, проходящая через центры неспецифически адсорбированных ионов, со значением потенциала г зв. Это позволяет уточнить величину поправки на объем ионов, входящих в двойной слой, что не учитывалось классическими теориями. Схема строения двойного электрического слоя, согласно Штерну и Грэму, а именно, его внутренней части (гельмгольцевский слой), приведена на рис. 23. [c.45]

Говоря о дальнейшем развитии химической термодинамики, надо отмесить неослабевающий интерес исследователей к тому, что является основой термодинамики, — к ее аксиоматике. Отметим адесь исследования К. Каратеодори и в особенности глубочайп. анализ основ термодинамики, сделанный К. А. Пу-ти,яовым. [c.7]

В теоретических исследованиях Фольмера, Лэнгмюра, Онзагера, Ребиндера и Щукина, Дерягина, Овербека и Фрэнса, получивших дальнейшее развитие в работах Муллера и Мартынова, это кол-лоидно-химическое равновесие трактуется на основе более общих представлений теории равновесия гетерогенных систем. Действительно, с термодинамико-статических позиций, коллоидные частицы можно рассматривать как псевдомолекулы, совокупность которых составляет псевдо-газ — идеальный раствор, а скоагулированные агрегаты, в которых частицы сохраняют свою индивидуальность,— как конденсированную фазу. Аналогия становится еще более убедительной, если учесть, что многие коагулянты представляют собой регулярные периодические структуры псевдо-кристаллы , обладающие дальним порядком (см. раздел XIV.4). [c.253]

Получено дальнейшее развитие общих теоретических основ рециркуляционных и совмещенных реакционно-ректификационных процессов на базе термодинамико-топологического анализа (ТТА) структур диаграмм фазового равновесия. Разработан качественный метод анализа рециркуляционных систем, позволяющий определять эволюцию стационарных состояний указанных систем в зависимости от конструктивных и технологических параметров процесса, а также проводить проверку принципиальной работоспособности рециркуляционных систем с использованием линеаризованных математических моделей, получаемых путем кусочно-линейной аппроксимации разделяющих многообразий на диаграммах фазового и химического равновесий. [c.14]

Теория эффекта кривизны получила дальнейшее развитие и объяснение благодаря гидростатическим исследованиям межфазных поверхностей, проведенных Баффом [4—6], и анализу межфазных поверхностей методом неравновесной термодинамики Дефэй, Пригожиным и др. [7, 8]. Несколько полуколиче-ственных исследований эффекта кривизны [9—15] подтвердили эти теории и обеспечили оценку его величины. Однако к настоящему моменту для измерения эффекта кривизны было сделано всего лишь восемь попыток [16—23] при использовании только четырех различных экспериментальных методик. Как выяснилось, из этих восьми исследований только методика многокомпонентной нуклеации жидкость—жидкость Нильсена с соавт. [21, 22] является достаточно точной для определения эффектов кривизны. [c.246]

Неравновесная термодинамика рассматривает процессы, при которых систе.ма проходит через неравновесные состояния. К чи J y постулатов неравновесной термодинамики, называе.мой линейной, относятся соотношения Онсагера, характеризующие линейную связь между потоком и термодинамической силой в системе. Линейная неравновесная термодинамика рассматривает процессы, которые близки к равновесным. Таких процессов много, но еще больше неравновесных процессов происходит в открытых систе.мах, далеких от равновесия. Дальнейшее развитие нелинейной неравновесной термодинамики открытых систем связано с именем бельгийца русского происхождения, лауреата Нобелевской премии И.Р. Пригожина. [c.65]

При р2<ркр в отверстии сохраняется достигнутый максимум массовой скорости, линейная же скорость достигает критического значения а кр (звуковой скорости), а давление — значения ркр-Дальнейшее расширение до давления р2 и дальнейшее развитие скорости до сверхзвукового значения,происходят уже за отверстием. Если Желательно использовать полное развитие скорости (например, в турбине), то следует применить сопла. В наибольшем сужении сопла газ достигает критических условий (йУкр, ркр, Гир), а на выходе обладает соответственно высокой линейной скоростью W2>V0kp-Ход такого адиабатического процесса обратимого расширения представлен на рис. И1-26. Изоэнтропа 1—2 (5 = onst) пригодна также и для реального газа в пределах давления от pi до рг-В действительности, однако, во время расширения имеет место некоторое.трение, а следовательно, и некоторая степень необратимости. Согласно второму началу термодинамики здесь появится [c.238]

Успешное описание трех рассмотренных выше тройных систем без привлечения представлений об образовании в органической фазе стехиометрически оиределенных соединений типа ТБФ ШО [4, 5, 13, 15], ДБФ-НзО, ТБФ-ДБФ [16, 17], ТБФ-2ДБФ [17], К.Т-иНаО и т. п. показывает, что введение представлений такого рода во многих случаях является излишним. Последовательное применение методов классической термодинамики смесей неэлектролитов бесспорно является одной из важных задач дальнейшего развития теории экстракционных равновесий. [c.86]

Допущение (VIII,4 5) называется постулатом Планка (1912). При дальнейшем развитии термодинамики этот постулат получил широкое применение для определения так называемых абсолютных значений энтропии. Вместе с тем выяснился его условный xa-i рактер было найдено, что и при абсолютном нуле некоторые составляющие эн-тропии, обусловливаемые спином ядра и изотопным эффектом, не становятся равными нулю. При обычных химических реакциях эти составляющие не изменяются. Поэтому практически их можно не учитывать, и для таких реакций выводы, получаемые на основе постулата Планка, не нуждаются в уточнении. Однако сам постулат приобретает характер условного допущения. [c.274]

Как уже было упомянуто выше, термодинамическая аксиоматика, начатая Каратеодори, получила свое дальнейшее развитие в работах Т. А. Афа-насьевой-Эрен ст. Главная идея исследований Т. А. Афанасьевой-Эренфест заключается в том, что поскольку формально понятия энтропии и абсолютной температуры могут быть установлены из рассмотрения одних только квазистатических (равновесных) процессов, то обоснование термодинамики следует расчленить на две логически независимые части обоснование термодинамики квазистатических процессов и тер14юдинамики нестатических процессов. [c.85]

Химическая термодинамика есть приложение законов и методов термодинамики к изучению химических и физико-химических процессов. Первый закон термодинамики служит основой для определения энергетических эффектов этих процессов. На него опирается термохимия, которая возникла раньше химической термодинамики и до открытия первого ее закона, но затем вошла как составная часть в химическую термодинамику. Второй закон термодинамики лежит в основе изучения химических равновесий и направлений химических реакций, а также фазовых равновесий и превращений. Опять-таки сам факт химических равновесий и важные законы, относящиеся к фазовым переходам, были открыты либо до возникновения химлческой термодзанамики, либо вне связи с ней, но затем феноменологические обобщения в этой области получили свое истолкование с точки зрения общих термодинамических принципов. Результаты, полученные в рамках нетермодинамической термохимии и феноменологического учения о химических и фазовых равновесиях и переходах, способствовали возникновению и дальнейшему развитию самой химической термодинамики. [c.109]