Система абсолютном нуле

Вблизи абсолютного нуля система переходит в состояние с наименьшей энергией. В этом состоянии прекращаются все виды движения атомов и молекул. Состояний с наименьшей энергией не может быть больше одного, поэтому вероятность существования такого состояния при О К равна единице. Следовательно, стандартная энтропия системы при абсолютном нуле составляет [c.169]

Рис. 111.31. Система энергетических уровней в металле (ф — работа выхода) (а) и функция распределения электронов по энергиям (б). Ап — число электронов, обладающих энергией в интервале и + ОА — функция распределения при абсолютном нуле, ВС — при более высоких

Третье начало термодинамики (теорема В. Нернста [12] с учетом постулата М. Планка [13]) утверждает, что в изолированной системе при Т О К энтропия стремится к некоторой постоянной величине 3 8 , не зависящей от характера воздействия на систему. В частности, если при Т = ОК система находится в устойчивом равновесии, то 8 = 0. Это означает, что при абсолютном нуле теплоемкость системы Су = О, откуда следует, что невозможно осуществить такой процесс, в результате которого система достигнет абсолютного нуля, хотя к этому значению можно приблизиться сколь угодно близко. Поэтому третье начало известно как принцип недостижимости абсолютного нуля температур. [c.26]

Более точное рассмотрение показывает, что любая система атомов ни при каких условиях, даже при температуре абсолютного нуля, не может обладать энергией, меньшей некоторой [c.142]

Рис. 3. Модель системы металл — вакуум при температуре, отличной от абсолютного нуля

Зная зависимость Ср = / (7 ) для какого-либо вещества в интервале температур от О до Т° К, можно вычислить также его энтальпию в этом интервале температур. Поскольку энтальпия тела или системы при абсолютном нуле не равна нулю, то всегда измеряют разность величин — 0, а именно [c.73]

Больцман установил важнейшую связь между термодинамической функцией-энтропией-и микроскопической неупорядоченностью физической системы. Мы рассматриваем любую ситуацию, настолько определенную, что она может быть реализована только одним способом или небольшим числом способов, как упорядоченную. А всякую ситуацию, которую можно воспроизвести тысячами или миллионами различных, но совершенно эквивалентных способов, принято рассматривать как неупорядоченную. Закон Больцмана, выражаемый уравнением (16-5), указывает, что наиболее совершенной, упорядоченной системой, которую можно себе представить во Вселенной, является идеальный кристалл при абсолютном нуле температур. Всякая иная система - кристалл при произвольной температуре выше О К, жидкость, газ или какая-либо смесь веществ - характеризуется большей неупорядоченностью и поэтому обладает положительной энтропией. Чем больше энтропия системы, тем больше ее неупорядоченность. [c.56]

Структурный граф — это совокупность полюсных графов компонентов, которая образована в соответствии с соединением полюсов компонентов в системе. Вершины структурного графа характеризуют узловым значением параллельных переменных, т. е. значением параллельных переменных, измеренным относительно базовой вершины графа. Последняя соответствует некоторой внешней базовой точке для параллельных измерений в ХТС (атмосферное давление абсолютный нуль температуры). Каждой /-ой ветви структурного графа системы отвечают некоторая последовательная переменная г/у ( ) и некоторая параллельная переменная Xj (1). Значение этой параллельной переменной равно разности узловых значений параллельных переменных вершин данной ветви графа. [c.139]

В системе может существовать не одна, а несколько жидкостей. Многие системы содержат не только углеводороды, но и воду в жидкой фазе, так как они нерастворимы друг в друге. Они образуют отдельные жидкие фазы, имеющие различные свойства. Для системы, состоящей из паров, углеводородной жидкости и воды, р = 3 и и = 2. Подобными свойствами могут обладать и некоторые индивидуальные вещества. Например, гелий при температурах, близких к температуре абсолютного нуля, образует несколько жидких фаз, каждая из которых имеет свою характеристику. [c.26]

При абсолютном нуле, когда частицы неподвижны, объем этой-системы минимален. При повышении температуры амплитуда объем системы возрастают. [c.21]

Анализируя поведение различных термодинамических систем при низких температурах вблизи абсолютного нуля. В. Нернст в 1906 г. сформулировал свою знаменитую тепловую теорему, которая и стала основой третьего начала термодинамики. В форме, первоначально предложенной Нернстом, теорема применялась только к конденсированным системам. Однако, несмотря на имеющиеся отступления (СО, стекла, аморфные твердые тела), можно считать, что теорема Нернста является законом, имеющим общее значение, а не только частное применение к некоторым системам или к отдельным химическим реакциям. К выводу тепловой теоремы Нернст пришел в связи с обсуждением вопроса о химическом сродстве при низких температурах. Как уже отмечалось (гл. VII), Томсоном и Бертло был установлен принцип, согласно которому возможность протекания реакции между конденсированными фазами определяется тепловым эффектом. Поскольку истинной мерой химического сродства в зависимости от условия протекания химической реакции является убыль либо свободной энергии Гиббса, либо свободной энергии Гельмгольца, то для изохорно-изо- [c.183]

Охлаждение исходных веществ от температуры Т до абсолютного нуля. Согласно уравнениям (3.18) и (3.19), энтропия системы при этом измените на величину [c.150]

Подобные рассуждения по процессам, происходящим в инфраструктуре различных реальных объектов, позволяют с известной степенью риска приближаться к более глубокому анализу и описанию нефтяных дисперсных систем. В этом случае необходимо сразу исключить возможность образования идеальной системы вследствие наличия в нефтяной дисперсной системе множества дефектов, не позволяющих ей, даже при температуре абсолютного нуля перейти в идеальное состояние, то есть достичь превращения в нуль остаточной энтропии системы. [c.175]

На основании изложенного ясно, что энтропия характеризует термодинамическую вероятность состояния системы. При абсолютном нуле большинство чистых веществ в кристаллическом состоянии находятся в самом низком энергетическом состоянии, которое возможно для системы. Ясно, что оно может реализоваться одним единственным способом. Поэтому в соответствии с (1.44) энтропия чистых кристаллических веществ при температуре абсолютного нуля обращается в нуль. Это утверждение можно рассматривать как формулировку третьего начала термодинамики. [c.23]

Истинной энергией активации элементарного акта химического превращения называется минимальная энергия, которой должна обладать исходная система сверх своей нулевой энергии, чтобы в ней могло произойти рассматриваемое химическое превращение. Энергия активации равна разности нулевых энергий переходного и исходного состояний системы. Из этих определений следует, что разность истинных энергий активации обратной и прямой реакции равна тепловому эффекту реакции ири абсолютном нуле. Энергия активации Е (эффективная энергия активации) определяется на основании эспериментальных данных. [c.342]

Следовательно, энтропия остается неизменной в любом изотермическом процессе, происходящем в конденсированной системе вблизи абсолютного нуля и при Т- -О [c.186]

Отсюда очевидно, что функции свободной и внутренней энергии системы при абсолютном нуле сливаются, а связанная энергия Т5 обращается в нуль. Эти соображения показывают, что с уменьшением температуры энтропия асимптотически стремится к пре-186 [c.186]

Рассмотрим процесс охлаждения некоторой системы. Прежде всего ясно, что достижение абсолютного нуля было бы возможным только при адиабатическом процессе, когда система охлаждается, совершая внешнюю работу. Согласно второму закону термодинамики в неравновесном (нестатическом) адиабатическом процессе энтропия увеличивается. Вполне очевидно, что для достижения абсолютного нуля равновесный адиабатический процесс всегда был бы предпочтительней по сравнению с неравновесным. Поэтому сразу же предположим, что процесс охлаждения системы является равновесным и адиабатическим, т. е. обратимым. [c.189]

Для реакций, протекающих в конденсированных системах, при приближении температуры к абсолютному нулю кривые максимальной работы и теплового эффекта соединяются и имеют общую касательную, параллельную оси температур (тепловая теорема Нернста). [c.130]

В зависимости от мест, занимаемых атомами в периодическои системе элементов Д. И. Менделеева, их физико-химические свойства закономерно изменяются. Наиболее интересна область температур от О К до нескольких тысяч градусов. В этой области под действием сил химических связей и молекулярных сил происходит дальнейшая агрегация вещества, образуются устойчивые группы атомов — молекулы и кристаллы. Совокупность атомов переходит в конденсированное состояние, возникает многообразный мир окружающих нас простых и сложных газообразных, жидких и твердых тел, включающий в себя и биологические объекты. Вблизи абсолютного нуля температуры наиболее ярко проявляются квантовые свойства конденсированных систем. [c.8]

При понижении температуры любая система переходит в состояние с большей внутренней упорядоченностью. Энтропия при этом уменьшается. При приближении к абсолютному нулю температуры энтропия стремится к нулю [c.44]

Во-первых, любой реальный процесс всегда можно представить протекающим в условиях, сколь угодно близких к условиям протекания обратимого процесса (т. е. в пределах ошибок опыта его можно считать обратимым). Этим объясняется также применение в термодинамике таких понятий, как изолированная система, абсолютный вакуум, идеальный газ, идеальный раствор, абсолютный нуль температур и других, т. е. различных предельных представлений. [c.22]

Вблизи абсолютного нуля амплитуда колебаний атомов очень мала, так как энергия связей, удерживающая элементы кристаллической решетки, неизмеримо больше энергии теплового движения, вызывающего колебания атомов в кристалле. Поэтому он ведет себя как абсолютно упругое тело, т. е. вещество можно считать сплошной средой (континуумом) и не принимать во внимание его атомистической природы. Тесное взаимодействие частиц приводит к спектру частот от минимального значения v = О до предельной, характерной для каждого вещества величины v. Вычислив энергию, а затем теплоемкость такой системы (заменив при этом интегрирование разложением в ряд и оставив только первый член ряда), после преобразований и упрощений получим уравнение Левая [c.58]

Уравнение (Х.П1,28) показывает также, что процесс в конденсированных системах при абсолютном нуле и вблизи него протекает [c.411]

Понятие абсолютный ш/ль — спмая низкая из возможных температур — впертые было введено Томсоном (лордом Кельвином) в 1848 г. В признание его приоритета шкала абсолютных температур получила название шкалы Кельвина. В 190(1 г. Нернст показал, что при стремлении температуры к абсолютному нулю все изм- нения состояния системы пе изменяют ее энтропии (третье начало термодинамика), или, другими словами, при помощи конечной последовательности термодинамических процессов нельзя достичь температуры, равной абсолютному нулю. [c.122]

Указанное определение термодинамической температурной шкалы являет ся н определением величины градуса температурной шкалы—градуса Кельви на, который равен 1/273,16 температурного интервала от абсолютного нуля до тройной точки воды. Эта единица температуры принята в качестве одной из шести основных единиц Международной системы единиц СИ (см. стр. 21). [c.86]

Если бы ядерная реакция протекала при температуре О °К, то величина Д и=Д У представляла бы собой теплоту реакции в этих условиях (при У=сопз1). Поэтому уравнение (X, 48) дает возможность вычислить теплоту ядерной реакции при абсолютном нуле, если известно изменение Ат массы системы. [c.343]

Сопоставление тепловых эффектов и изменения изотермических потенциалов в реакциях, происходящих в конденсированных системах при различных температурах, показывает, что в области низких температур при приближении к абсолютному нулю значения тепловых эффектов и изменения изотермических потенциалов сближаются, как показано для примера на рис. 91. Тепловая теорема является постулатом, утверждающим, что это сблиокение продолжается и при дальнейш.ем понижении температуры, причем при абсолютном нуле и вблизи него кривые соприкасаются и обитая для них касательная параллельна оси температур. В математической [c.277]

Соотношения (VIII,44) означают, что вблизи абсолютного нуля все реакции, совершающиеся в конденсированных системах, не сопровождаются изменением энтропии, т. е. Д5=0. Расширяя этот вывод, можно допустить, что при абсолютном нуле сами энтропии реагирующих веществ в конденсированных системах равны нулю [c.278]

Примеиепие этих критериев, которые основаны иа уравнениях (Х, 1) и (Х,5), освобождает от необходимости проведения расчетов для всех компонентов в направлении от концов колонны к тарелке питания с тем, чтобы обнаружить нераспределяющиеся легкие и тяжелые компоненты, как это требует методика, олпсанная в главе VI для простых и сложных колонн с конечным числом тарелок (отметим, что на практике для р берется значение КГ , так как в восьмиричной системе абсолютные значенпя. 1 —1, меиыиие 10" , рассматриваются как нуль). [c.248]

Точка на диаграмме р—7, в которой сходятся к ривые зависимости давления от температуры для равновесий жидкость — пар, жидкость —твердая фаза и твердая фаза —пар, называется тройной точкой. При термодинамических параметрах тройной точки в системе находятся в равновесии одновременно три фазы твердая, жидкая и газообразная. Кривая сублимации твердой фазы идет от тройной точки до температуры абсолютного нуля, при которой давление в соответствии с тепловым законом Нернста приближается к нулю по касательной, параллельной оси температуры. Кривые равновесий жидкость — пар, жидкость — твердая фаза и твердая фаза — пар делят диаграмму состояния на три области области существования пара, жидкости и твердой фазы (рис. Б.25). Видно, что при температуре тройной то чки кончается область жидкости. Твердая фаза и пар могут существовать вплоть до абсолютного нуля температуры (даже вблизи абсолютного нуля над тве рдой фазой имеется некоторое давление пара данного вещества). Особую диаграмму состояния имеет гелий на ней нет тройной точки гелий находится в жидком состоянии при температуре, максимально близкой к абсолютному нулю для того чтобы перевести его в твердое состояние, необходимо увеличить давление до 2 МПа. [c.277]

По всем формулам, выведенным в предыдущем параграфе, в том числе и по (П1.40), можно как будто определить лишь изменение энтропии, но не ее абсолютное значение. В этом смысле энтропия, видимо , не отличается от других термодинамических функций — внутренней энергии и энтальпии. Однако это не так, и причиной тому, как будет показано позже, особые качества энтропии, связывающие ее с беспорядочностью молекулярного состояния системы. Пока же нам известно, что наименьшей энтропией обладает вещество в твердом состоянии при абсолютном нуле — мы видели в предыдущем параграфе, что все процессы перевода вещества из этого состояния в какое-либо другое связаны с увеличением энтропии. М. Планк (1911) постулативно высказал утверждение, что при абсолютном нуле энтропия не только имеет наименьшее значение, но просто равна нулю. Постулат Планка формулируется так энтропия правильно сформированного кристалла чистого веидества при абсолютном нуле равна нулю. [c.83]

Из (XIII, 28) следует, что теплоемкость конденсированной системы при 7- О не должна изменяться при реакции. Поэтому правило аддитивности теплоемкостей (см. с. 63) точно лишь при абсолютном нуле и вблизи него. (Аналогичные выводы можно было бы получить и для изохорной теплоемкости.) [c.411]

Из (XIII, 31) и (XIII, 32) следует, что кривые АЯ и АО расходятся в противоположные стороны, а при условии, что Ас = О, являются симметричными. Это не значит, что при любых температурах производные д(АН1дТ) и д АО дТ) будут иметь различные знаки, так как при высоких температурах на АЯ- и АС-кривых могут появиться максимумы и минимумы. Как было указано выше, найденные уравнения могут применяться при высоких температурах только к таким системам, которые состоят из веществ, не изменяющих своего агрегатного состояния при охлаждении до температур, весьма близких к абсолютному нулю. [c.414]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология