Термодинамические для любой системы

Если состояние системы не меняется во времени или после малого кратковременного возмущения ее она снова самопроизвольно переходит в исходное состояние, то такая система находится в состоянии истинного (устойчивого) равновесия. Переменные, которые определяют термодинамическое состояние системы, называют параметрами состояния. Эти параметры могут отражать любое свойство системы, среди которых выделяют интенсивные и экстенсивные свойства, или параметры. Интенсивными называют такие свойства и параметры, их определяющие, которые при соприкосновении разных частей системы или разных тел выравниваются. Такими параметрами являются [c.7]

Термодинамическим свойством называется любое измеримое свойство макроскопической равновесной системы, которое может быть выражено как функция параметров термодинамического состояния системы. Таким свойством, [c.123]

Термодинамические свойства системы (см. 56) обычно подразделяются на интенсивные и экстенсивные. К интенсивным относятся свойства равновесной системы, не зависящие от количества вещества и одинаковые для всей системы, такие, как температура, давление, концентрация, молярный объем и другие молярные свойства. В противоположность интенсивным экстенсивные свойства растворов н любых других систем пропорциональны количеству вещества, зависят от массы системы. К экстенсивным относятся такие свойства системы, как энтальпия, объем, теплоемкость и т. п. Если, например массы всех компонентов, составляющих систему, увеличить в п раа при постоянных температуре и давлении, то интенсивные свойства системы (концентрация, молярный объем и др.) не изменятся, а экстенсивные (общий объем, теплоемкость и т. д.) возрастут также в п раз. Величины, связанные такой зависимостью, в математике называются однородными функциями первой степени. Более строго одно- [c.345]

Совокупность изучаемых термодинамикой свойств (так называемых термодинамических параметров) системы определяет термодинамическое состояние системы. Изменение любых термодинамических свойств (хотя бы только одного) приводит к изменению термодинамического состояния системы. [c.27]

Частными производными четырех функций при данном, характерном для каждой из них наборе независимых переменных являются основные параметры состояния системы р, V, Т и 5. Отсюда вытекает важное свойство этих функций через каждую из этих функций и ее производные можно выразить в явной форме любое термодинамическое свойство системы . [c.123]

V при постоянном хи соответствует изменению объема системы без любого относительного изменения формы или конфигурации. Хотя это не самый общий вид возможного изменения объема системы, не следует ожидать зависимости термодинамических свойств системы от ее формы, так как ее размеры велики по сравнению с длиной волны де Бройля частиц системы. В новой системе координат гамильтониан будет равен [c.33]

Понятие термодинамической вероятности позволяет уточнить содержание второго закона термодинамики. В любом процессе изменяются микросостояния и термодинамическая вероятность системы. В статистической термодинамике предполагается, что процесс, приближающий систему к состоянию равновесия, соответствует переходу от менее вероятных состояний к более вероятным. Процесс, удаляющий систему от состояния равновесия, с точки зрения статистической термодинамики не является невозможным, а просто менее вероятным по сравнению с процессом, ведущим к равновесию. Таким образом, строго обязательная направленность самопроизвольных процессов, утверждаемая классической термодинамикой, заменяется представлением о статистическом характере второго закона термодинамики. Термодинамические утверждения, носящие категорический характер, например об обязательном возрастании энтропии в ходе самопроизвольного процесса в изолированной системе, приобретают смысл утверждений, определяющих наиболее вероятный ход процесса. [c.90]

Существенное упрощение происходит благодаря тому, что термодинамика ограничивается рассмотрением состояний равновесия (и квазистатических процессов). Так как существование и свойства равновесия тесно связаны со вторым законом термодинамики, то предварительно определим равновесие как состояние, к которому самопроизвольно стремится полностью изолированная от внешнего мира система, или как состояние, в котором термодинамические параметры системы не зависят от времени. Опыт показывает, что число параметров, полностью описывающих равновесное состояние, меньше, чем в любом неравновесном [c.14]

КРИЗИС ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ — спонтанное (энтропийное) разрушение природных систем в ходе деятельности человека в связи с тем, что любая система развивается за счет окружающей ее среды. [c.401]

Параметры состояния системы — переменные, определяющие термодинамическое состояние системы и отражающие любое свойство системы. [c.318]

Гетерогенными системами называются системы, в которых однородные части отделены друг от друга поверхностью раздела. Примерами таких систем служат жидкость — пар, вода — лед. Допустим, что рассматриваемые системы подвергаются действию только температуры и давления, а другие внешние факторы отсутствуют (электрическое или магнитное поле). Такие системы описываются числом фаз Ф, числом компонентов К и числом степеней свободы С. Фазой называется однородная во всех точках по химическому составу и физическим свойствам часть системы, отделенная от других гомогенных частей системы поверхностью раздела. Любая система, содержащая более одной фазы, является гетерогенной. Числом независимых компонентов в системе называется наименьшее число индивидуальных веществ, при помощи которых можно описать состав каждой фазы в отдельности. Числом степеней свободы системы называют число термодинамических параметров, определяющих ее состояние, которые можно произвольно менять в определенных пределах без изменения числа фаз. К этим параметрам относятся температура, давление и концентрация веществ. [c.58]

Любая физическая величина, значение которой в данный момент времени определяется термодинамическими свойствами системы, называется функцией состояния. [c.113]

Однако не всякий самопроизвольный процесс может быть использован в качестве источника полезной работы. Так, если привести в соприкосновение два абсолютно жестких тела с различными температурами, произойдет лишь теплопередача, а работа будет полностью отсутствовать. Другой пример окисление цинка в гальваническом элементе вызывает направленное движение электрических зарядов, т. е. сопровождается работой по перемещению зарядов. Разница в рассмотренных процессах состоит в том, что первый процесс протекает термодинамически необратимо (система не находится в термодинамическом равновесии), а второй — обратимо (в любой момент времени система находится в термодинамическом равновесии). [c.83]

Суммируя все выше изложенное, можно сделать вывод о том, что описание термодинамических свойств любой системы может быть выражено через термодинамические функции системы и = (8, V), N = (8, р), А = (У. Т). С = Кр, Т). связь между которыми представлена иа схеме [c.78]

В данной главе представления о равновесии были рассмотрены с термодинамической точки зрения. Мы установили, что любая система в результате процесса, приводящего к уменьшению свободной энергии системы, самопроизвольно приближается к равновесию. Функция свободной энергии G выражается через две функции состояния-энтальпию Н и энтропию S. Для процессов, протекающих при постоянных температуре и давлении, вьшолняется соотношение АС = АН - TAS. [c.192]

Согласно изложенному термодинамические свойства системы полностью определены, если, например, известна функция С Т, р 1, п.2,. .., Пи). Из ( 1.23) следует, что термодинамические свойства системы однозначно определены, если химические потенциалы (д, всех к компонентов системы известны как функции независимых переменных Т, р, Ль лг,. .., Эти к химических потенциалов связаны между собой и с другими термодинамическими параметрами соотношениями, которые легко получить, пользуясь фундаментальными уравнениями ( 1.15) —( 1.18). Так как О —функция состояния, а (3 —полный дифференциал, то отсюда следует, что для любой пары компонентов справедливо так называемое соотношение взаимности [c.154]

Внутренняя энергия, как н любое термодинамическое свойство системы, является функцией состояния, т. е. изменение ее не будет зависеть от того, через какие промежуточные стадии идет процесс, а будет определяться только исходным и конечным состояниями системы. Это положение вытекает непосредственно из закона сохранения энергии, согласно которому энергия не исчезает и не возникает вновь из ничего при протекании процесса, она лишь может переходить из одной формы в другую в строго эквивалентных соотношениях. Из закона сохранения энергии, в частности, следует, что в изолированной системе сумма всех видов энергии остается постоянной независимо от того, протекает в ней какой-либо процесс или не протекает. [c.186]

В термодинамике функция называется характеристической, если ее значения и значений ее производных разного порядка достаточно для полного описания системы, т. е. для выражения в явной форме любого термодинамического свойства системы. Характеристическими являются функции и, Н, Р, О в том случае, если каждая из них определена в явном виде через вытекающий из фундаментального уравнения следующий набор параметров и (8, V, Х1, Хп,. . ., х ) Н 8, р, х , х ,. . ., х ) Р (Т, V, XI, Х2,. ... Х/,)- С(Т, р, XI, Х2..... Хь). В этом случае сопряженные параметры в уравнениях (2.72) — (2,73) равны первым производным от этих функций (см. 2,74, 2,75), а остальные термодинамические свойства можно вычислить, используя производные разных порядков. [c.91]

Пусть в любой системе (не обязательно в идеальном газе) совершается обратимый циклический процесс, в ходе которого система обменивается энергией в форме теплоты с окружающей средой и производит против внешних сил работу (не обязательно работу расширения). Чему равен термодинамический коэффициент полезного действия в таком цикле Изобразим рассматриваемый циклический процесс графически (рис. 3). Для описания системы выберем в качестве параметров состояния энтропию 5 и температуру Т. Графически в координатах 5, Т любая точка изображает состояние системы, любая линия — обратимый процесс в системе, любая замкнутая линия — циклический процесс. [c.64]

Критерием термодинамической устойчивости системы служит, в частности, подчинение ее правилу фаз Гиббса. Правило фаз для конденсированных систем, в которых давление пара одного из компонентов равно нулю, имеет вид Ф + С = /С + 1, где Ф — число фаз, /С —число компонентов, С — число степеней свободы, т. е. число переменных, полностью определяющих состояние системы, которые можно произвольно изменять без нарущения числа фаз. Выражением подчинения системы правилу фаз является диаграмма состояния, или фазовая диаграмма, которая для двухкомпонентных систем имеет вид кривой растворимости в координатах температура — состав. В любой точке диаграммы свойства системы не зависят от пути достижения равновесия разбавление, концентрирование, охлаждение или нагревание. [c.80]

Состояние любой системы характеризуется совокупностью определенных свойств и значениями термодинамических параметров. [c.14]

Фазой (Ф) называется совокупность телесных объектов, имеющих определенный химический состав и термодинамические свойства, отделенная от других фаз поверхностью раздела. Более кратко можно определить фазу как однородную часть неоднородной системы, которая может быть извлечена из системы каким-либо механическим способом. Из этого определения следует, что в любой системе может быть только одна газовая фаза. Естественно, что число твердых и жидких фаз в одной системе может быть большим единицы. [c.128]

Принимая эти условия за исходные, определяют коэффициент активности газа в данном состоянии, для чего находят избыточную энергию перехода одного моля газа из данного состояния в стандартное. Избыточная энергия представляет разность энергий (работ) перехода реальной и идеальной систем из данного состояния в стандартное. Выбор произвольного стандартного состояния широко используется в термодинамике для оценки любых термодинамических функций и вызван тем, что определить их абсолютное значение нельзя. Так как коэффициенты активности являются функциями от термодинамических свойств системы, естественно, что и для их оценки прибегают к произвольно выбранному стандартному состоянию. [c.15]

Все превращения в любой системе, происходящие под влиянием изменения состава и внешних условий (температуры и давления), сопровождаются изменением запаса энергии. Мерой для оценки направления таких изменений и предела, до которого они будут происходить, может служить термодинамический потенциал. [c.210]

Введение термодинамической температуры позволяет установить предел, до которого может быть понижена температура любой системы. Если понижать температуру холодильника в цикле Карно (Т2), то согласно уравнению (1.33) величина будет уменьшаться пропорционально Т2 до тех пор, пока не окажется Q2 = 0. При этом соответственно будет и Т2 = 0. [c.30]

Сумма по состояниям 2 в статистической термодинамике является безразмерной характеристической функцией. Определение ее в виде явной функции объема и температуры позволяет найти статистические выражения для любых термодинамических параметров системы. Фактически это связано с тем, что логарифм суммы по состояниям определяет энергию Гельмгольца [c.208]

Характеристические функции (65) — термодинамические функции, с помощью которых и их производных различных порядков можно определить любые термодинамические свойства системы. Свойство функции быть характеристической присуще только функции от определенных переменных, различных для разных функций. Наиболее употребительны G T, р), F[T, V), u S, V) и S(U, К). Эта способность вытекает из математических свойств фундаментальных уравнений Гиббса. [c.316]

Формула (VI.40) применима для описания любых флуктуационных процессов в квазизамкнутой системе. Рассмотрим далее частное приложение. этой формулы к флуктуациям следующего характера. Предположим, что флуктуационный процесс состоит в нарушении равновесия системы со средой при наличии равновесия внутри системы. Данное состояние системы может быть охарактеризовано интенсивными параметрами Т, р, [Х1,. .., [Хк, которые для всех частей системы одинаковы, но могут быть отличны от Т, р, . .., Хк (равенство интенсивных параметров системы и среды наблюдается при равновесии между системой и средой, т. е. при отсутствии каких-либо флуктуаций в совокупности система+ среда ). Рассматриваемому флуктуационному процессу можно сопоставить процесс равновесного изменения состояния системы, при котором интенсивные параметры испытывают приращения АТ = Т—Т, Ар= р—р, А Х =[г — [х (I = 1,. .., к). Изменения термодинамических параметров системы при флуктуации будут оцениваться как для равновесного процесса, причем начальным является состояние со значением интенсивных параметров Т, р, 1. Изменение энергии АЕ приравняем изменению внутренней энергии Аи в соответствующем процессе. Внутреннюю энергию представим как функцию переменных 5, V, N1,. .., [c.135]

Теория теплоемкости Дебая. Исходными являются общие формулы (XII.32)—(XII.35), справедливые для любой системы, колебания которой происходят по гармоническому закону. Определение собственных частот V для кристалла, фигурирующих в этих формулах, — задача, как уже отмечалось, почти недоступная. Для вычисления термодинамических функций, однако, существенным оказывается не столько знание отдельных нормальных частот v, сколько определение числа частот, попадающих в некоторый интервал от v до v + Av. Обозначим это число через g (л )Дл), где g (v) — функция распределения по частотам (спектральная функция). Общее число нормальных колебаний равно 3N. Считая спектр квазинепрерывным, запишем условие [c.324]

Положив 8 = 1,2,..., N — 1, получим систему N — 1 интегро-диф-ференциальных уравнений для корреляционных функций. Система будет представлять цепочку зацепляющихся уравнений, в которой одночастичная корреляционная функция связана с двухчастичной, двухчастичная — с трехчастичной и т. д. Чтобы строго рассчитать двухчастичную корреляционную функцию, знание которой позволяет найти любые термодинамические функции системы, необходимо решить систему всех N — 1 уравнений (цепочка зацепляющихся уравнений нигде не разрывается и заканчивается только при з — N — 1). Решить [c.379]

Итак, устойчивость любой системы, в том числе и химической, определяется соотношением энтальпийного и энтропийного факторов. Первый из них характеризует стремление системы к агрегации, упорядочению и, поскольку этот процесс сопровождается уменьшением внутренней энергии, устойчивость системы возрастает. Второй фактор отражает тенденцию к разупорядочению, так как такое состояние термодинамически более вероятно. Целесообразно ввести такую новую функцию состояния, которая учитывала бы совместное влияние энтальпийного и энтропийного факторов. Такая функция представляет собой разность [c.211]

Концентрации реагирующих веществ в любой момент вpe лeнн являются, таким образом, линейными функциями начальных концентраций С д. Можно доказать, что все собственные числа действительны ]. Это доказательство опирается на принцип микроскопической обратимости (детального равновесия), согласно которому при термодинамическом равновесии системы скорость каждой из реакций должна обращаться в нуль. Иными словами, не может быть положения, когда, например, имеется цикл необратимых реакций типа [c.71]

Любая термодинамическая система обладает конечным запасом энергии, которая может явиться источником для производства работы и теплоты. Свойства системы определяются величиной таких параметров, как V, Т, Р я другие. Этими же параметрами определяется запас энергии в системе. В закрытой, изолированной или открытых системах могут проходить взаимопревращения энергии одного вида в другой, теплоты в работу и работы в теплоту только в соответствии с законом сохранения. Закон сохранения определяет, что энергия не создается из ничего и не может превратиться в ничто если в ходе протекания процесса исчезает некоторое количество энергии данного вида, то взамен появляется в строго эквивалентном количестве энергия другого вида. Так, энергия химического процесса может превращаться в строго эквивалентном количестве в световую энергию или энергию электрических батарей. Закон сохранения формулируется также и как закон неунич-тожимости энергии, а именно, в любой системе различные виды энергии превращаются друг в друга, но общее количество энергии в ней остается неизменным. [c.15]

В любой момент времени внутри системы существует некоторый средний уровень порядка, отражающий взаимодействие структурных элементов системы и характеризующийся свободной энергией системы, объективно стремящейся в общем случае к своему минимально возможному значению с точки зрения термодинамического равновесия системы. Подобные рассуждения позволяют определить процесс фазового перехода как изменение упорядоченности системы. В случае систем, отличающихся полимодальным характером фазовых переходов, предполагается, что равновесная фаза обладает присущей ей степенью порядка, зависящей прежде всего от конфигурации элементов, составляющих систему. При этом, несмотря на наличие нескольких областей фазовых переходов и разнообразие факторов, приводящих к фазовым переходам, последние характеризуются некоторыми общими особенностями, присущими только дан1юй системе. Таким образом, описание процессов фазовых [c.177]

Согласно второму закону термодинамики, направление термодинамического процесса определяется убылью термодинамического потенциала системы. В замкнутой системе при Т = onst и Р = onst изменение его возможно лишь при изменении состава системы, т. е. в результате химических превращений. Следовательно, любой самопроизвольный химический процесс сопровождается убылью термодинамического потенциала системы и глубина протекания этого процесса может быть количественно охарактеризована величиной его убыли. Для выявления изменения термодинамического потенциала системы, происходящего в результате химического процесса, воспользуемся понятием химического потенциала компонента — [c.132]

Например, состояние идеального газа характеризуется тремя параметрами р, Т. Из них любая пара является независимыми переменными, характеризующими термодинамическое состояние системы, которое можно изменить произвольно, без нарушения вида и числа фаз в системе. Иными словами, число степеней свободы для идеального газа равно двум, что соответствует двум произвольно задапн1)1м параметрам р и Т-, р и С или С и Г, а третий будет определен из уравнения состояния. [c.188]

Гиббсом введено понятие о химическом потенциале как част1ной производной от любого термодинамического потенциала системы по числу молей данного вещества, например [c.5]

Таким образом, первое начало термодииамяки, даюш,ее строгое количественное описание того, как изменяется энергия любой системы в результате обмена энергией с окружающей средой в форме теплоты или работы или в результате обмена веществом, не дает возможности классифицировать процессы иа самопроизвольные и несамопроизвольные и тем самым предсказывать направление процессов в природе, т. е, предвидеть процессы эволюции данной термодинамической системы. Эти соображения приводят к выводу, что необходимо сформулировать еще один естественнонаучный оакон, независимый от первого качала [c.34]

Состояние любой системы можно охарактеризовать двумя способами 1) указав значение непосредственно изменяемых параметров (например, для индивидуальных веществ — давления и температуры), 2) указав для каждой частицы ее мгновении ые свойства (положение и скорость). Первый способ характеризует макросостояние системы, второй — ее микросостояние. Число мик-росостояний, отве-чаюи их данному макросостоянию, называется термодинамической вероятностью состояния W). Это колоссальная величина, так как системы, с которыми приходится иметь дело, содержат огромное число частиц, а шесть координат каждой частицы (их мгновенные пространственные координаты X, у, г и мгновенные импульсы /nv , т у, /пу ) в результате непрестанного движения частиц претерпевают непрерывные изменения. [c.92]

Поскольку любой вполне равновесный процесс практически неосуг щв твим, то обратимый процесс есть идеальный процесс. Однако поня тием обратимого процесса пользуются широко, и это оправдывается рядом соображений. Во-первых, работа в обратимом (равновесном) процессе максимальна, и, сравнивая реальный процесс с обратимым, можно судить о его эффективности в прямом и обратном направлениях. Во-вторых, выбирая границы системы так, чтобы не было больших перепадов температур, давлений и концентраций, реальный процесс (например, химическую реакцию) можно представить протекакщим бесконечно медленно и обратимо. Это позволяет наиболее просто и однозначно рассчитать изменения термодинамических свойств системы. [c.70]

Рассмотрим вывод правила фаз. Воспользуемся для решения задачи сведениями из математики. На математическом языке свойства любой системы являются ее переменными среди них мы на основании опыта выбираем независимые переменные, через которые выражаем другие, зависимые свойства системы, и таким образом определяем ее состояние. Например, состояние идеального газа термодинамически определяется тремя переменными 1 авлением. объемом д темпепатупор. Но из них только любые две переменные независимы. Так, если мы произвольно выберем в качестве независимых переменных объем и температуру, то давление газа тем самым будет пре-допред(У1ено. [c.164]

При описании свойств вещества методами классической физики необходимо рассматривать множество состояний системы, отличающихся импульсами и координатами отдельных молекул. Их называют микросостояниями. Одному значению термодинамических параметров системы отвечает множество различных микро-состояний. Для операций с подобными множествами удобно использовать понятие о фазовом или Г-пространстве. Если в системе содержится N молекул, каждая из которых состоит из m атомов, то расположение молекул в пространстве определяется 3Nm координатами ядер. В классической механике движение молекул описывается 3Nm компонентами скоростей или импульсов. Совокупность значений 6Nm динамических переменных в каждый момент времени точно определяет микросостояние системы и называется фазой, а соответствующее этим величинам 6jVm-MepHoe пространство, осями которого служат 3Nm импульсов и 3Nm координат, называют фазовым пространством или Г-прострапством. В этом пространстве каждое микросостояние системы в любой момент времени однозначно определяется положением одной точки, а изменение во времени импульсов и координат всех молекул передается некоторой линией, которую называют фазовой траекторией. В молекулярной динамике фазовая траектория описывает последовательную смену микросостояпий системы, ее молекулярную эволюцию. [c.188]

Так как вклад поступательного движения в термодинамические функции определяется формулами (IX.50) — (IX.53) для любой системы, а вклады внутренних видов движения не зависят от объема, то указанная форма зависимости свободной энергии и эн-тропии от плотности М/У или давления р справедлива для всех идеальных газов. [c.211]