Второй закон термодинамики приложения

Второй закон термодинамики так же, как и первый, формулируется с привлечением нескольких постулатов. Если постулаты первого закона термодинамики отражали закон сохранения энергии, то постулаты второго закона отражают принцип минимума свободной энергии и качественную неэквивалентность теплоты и работы в приложении к конкретным термодинамическим процессам. Наибольшую известность получили следующие постулаты. [c.87]

В практике горного дела необходимо учитывать многие химические реакции. Так, воздействие влаги на каменный уголь, хранящийся на воздухе, может привести к самовозгоранию. Поэтому при создании многих промышленных процессов необходимо знать условия и направление протекания тех или иных химических реакций. Как и все явления природы, химические реакции сопровождаются изменениями энергии, например выделением или поглощением тепла, излучением и т. п. Поэтому законы, определяющие течение химических превращений, связаны с законами превращения энергии. Эти законы составляют предмет особой науки — термодинамики. Ее приложение к химии называется химической термодинамикой. Основные законы термодинамики вытекают из многовековой практики человечества. Ее первый закон устанавливает невозможность создания машины, которая производила бы работу без затраты энергии —так называемого вечного двигателя первого рода. Второй закон термодинамики указывает на невозможность существования вечного двигателя второго рода, т. е. периодически действующей машины, которая производила бы работу за счет охлаждения окружающей среды. Такая машина могла бы, например, использовать неограниченные запасы энергии морей и океанов. [c.14]

Ранее мы рассмотрели ряд закономерностей термодинамики и сделали положительное заключение ( 26) о применимости первого закона термодинамики для анализа биологических процессов. Выясним границы применения в биологии второго закона термодинамики, следствий из него и энтропии. Статистический характер и неприменимость второго закона термодинамики к отдельным молекулам и системам из небольшого числа молекул ограничивает область его приложения системами макроскопическими. Самопроизвольные процессы в таких системах представляют собой переход системы из менее вероятного в более вероятное состояние, а необратимость физических процессов объясняется лишь относительно малой вероятностью их обращения, обусловленной молекулярным строением материи. С учетом изложенного естественно возникает вопрос, в какой мере приложима к биологическим процессам обычная трактовка второго закона термодинамики, вопрос о связи энтропии и вероятности состояния в смысле степени его упорядоченности и об определяющей роли энтропии в направлении химических процессов обмена. [c.66]

ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. ПРИЛОЖЕНИЯ ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ 1. Изохорно-изотермический потенциал [c.114]

Энергия Гиббса. Чтобы ответить на вопрос, будет ли принципиально протекать та или иная химическая реакция, в каком направлении и как глубоко, необходимо к химическим реакциям применить второй закон термодинамики. Этот закон в приложении к химическим процессам может быть сформулирован сле- [c.210]

В приложении к химическим процессам второй закон термодинамики может быть сформулирован следующим образом в изолированной системе всякое химическое взаимодействие между [c.158]

В предыдущих главах изложены основные принципы вывода различных термодинамических соотношений из уравнений первого и второго законов термодинамики. Целесообразность применения таких соотношений в каждом конкретном случае должна рассматриваться специально. В настоящей главе обсуждается использование некоторых зависимостей, представляющих, по мнению автора, наибольший интерес. Приложение термодинамики многокомпонентных систем к реальным процессам требует распространения сформулированных ранее принципов на многокомпонентные системы. Основное внимание уделяется методам обработки бинарных систем, но рассматриваются также и более общие зависимости. [c.203]

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ И ЕГО ПРИЛОЖЕНИЕ [c.218]

Энергия Гиббса. Чтобы ответить на вопрос, будет ли принципиально протекать та или иная химическая реакция, в каком направлении и как глубоко, необходимо к химическим реакциям применить второй закон термодинамики. Этот закон в приложении к химическим процессам может быть сформулирован следующим образом всякий самопроизвольный процесс (т. е. без затраты работы извне), в том числе и химическая реакция, может протекать в том направлении, при котором в системе происходит уменьшение энергии Гиббса (если процесс идет при постоянных температуре и давлении) или энергии Гельмгольца (если процесс идет при постоянных температуре и объеме). [c.242]

TOB. Первый и второй законы термодинамики различаются по степени общности. Область приложения второго закона более ограничена, он применим лишь для систем, состоящих из достаточно большого числа частиц. [c.79]

Возможность перехода вещества из одного фазового состояния в другое (из одной фазы в другую) определяется одним из общих законов химии и физики — правилом фаз Гиббса. Правило фаз Гиббса применимо к равновесным системам и является выражением второго закона термодинамики в приложении к фазовым равновесиям. [c.13]

Теперь рассмотрим соотношения, получаемые в результате приложения первого и второго законов термодинамики к таким системам. Это обобщение рассмотренного в гл. 4 подхода не содержит новых идей, а представляет собою лишь распространение уже известных приемов на системы переменного состава и веса. [c.104]

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]

Если свернутую молекулу растянуть приложением внешней силы, она придет в менее вероятное состояние поэтому после снятия внешней силы молекула будет стремиться, согласно второму закону термодинамики, перейти к статистически наиболее вероятной длине, т. е. принять ту статистически среднюю форму изогнутости, которую она имела до растяжения. [c.94]

Уравнение (5.16) выражает основное содержание первого и второго законов термодинамики в случае их совместного приложения к системе постоянного состава. [c.69]

В приложении к химическим процессам второй закон термодинамики может быть сформулирован так [c.85]

В приложении к химическим процессам второй закон термодинамики может быть сформулирован следующим образом в изолированной системе всякое химическое взаимодействие между веществами протекает только в том направлении, при котором система совершает ( отдает ) работу или, что то же, когда в системе происходит уменьшение свободной энергии (Р), т. е. той части энергии, которая способна совершать работу. [c.209]

В приложении И1 будет показано, что сформулировать второй закон термодинамики можно различными способами. Сейчас мы воспользуемся первой из этих формулировок, предложенной Льюисом [c.46]

Второй закон термодинамики определяет уменьшение возможности использования энергии для производства полезной работы. Это является следствием стремления любой системы приблизиться к состоянию конечного равновесия или наибольшей вероятности. По второму закону изменение энтропии системы, принимающей участие в обратимом процессе (т. е. в таком процессе, где противодействующая сила или давление отличаются от приложенной силы или давления на бесконечно малую величину), определяется уравнением [c.53]

Впервые появившись в работе Р. Клаузиуса Механическая теория тепла в связи с формулировкой второго закона термодинамики, понятие энтропия впоследствии прочно утвердилось в различных отраслях научного знания теории информации, биологии, химии, политэкономии и других. Однако, практически, внедрение этого понятия в ту или иную область науки сопровождается многочисленными критическими замечаниями, связанными с обоснованностью термодинамических аналогий. Используемая в теории информации теоретико-информационная энтропия , введенная на строгой формальной основе, имеет гораздо больший авторитет в научных исследованиях и практических приложениях. Обращаясь к современному состояншо развития понятия энтропия , необходимо отметить, что оно было принято более на интуитивном уровне и исходя из многочисленных экспериментов, подтвердивших тот факт, что любая изолированная физическая система, выведенная из первоначального состояния равновесия путем некоторого внешнего воздействия, переходит в новое состояние равновесия с меньшими способностями к превращениям, нежели она имела в первоначальном состоянии. Поэтому на интуитивном уровне стало возможным приращение энтропии интерпретировать как меру способности физической системы к превращениям, а равновесное состояние, которое стремится принять изолированная система в результате внешнего воздействия, считать наиболее вероятным. [c.100]

Важнейшей задачей термодинамики в XIX в. было создание теории тепловых машин. В связи с этим значительная часть термодинамических исследований была посвящена круговым процессам и изучению свойств газов и паров. Обобщением этих исследований явились первое и второе начала термодинамики. В конце XIX в. на базе обоих начал возникла химическая термодинамика, объектом которой стала химическая реакция. В текущем столетии химическая термодинамика получила практическое приложение. Важнейшей характеристикой.химической реакции служит химическое равновесие, определяемое по закону действующих масс соотношением концентраций взаимодействующих веществ. Однако смещение равновесия может происходить и при изменении температуры. Я. Вант-Гофф показал в 1884 г., что влияние температуры на равновесие зависит от теплового эффекта реакции. Исходя из уравнения Клаузиуса—Клапейрона, Я. Вант-Гофф вывел уравнение изохоры реакции [c.241]

ПРИЛОЖЕНИЯ ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ [c.108]

Термодинамика в широком смысле слова имеет дело 1) с энергией и ее превращ,ениями и 2) с процессами и состояниями равновесия в системах, в которых имеют место тепловые эффекты. Чистая термодинамика базируется на двух основных законах, которые выведены и всесторонне испытаны во второй половине XIX в. Третий закон установлен уже в текущем столетии несмотря на присущий ему характер основного закона, его применение значительно более ограничено, чем применение двух других законов. Третий закон находит главное приложение в области химического равновесия и будет особо рассматриваться в главе, посвященной этому вопросу. Здесь же достаточно отметить, что тогда как первый и второй законы приводят к определению функций, третий закон в сущности просто ограничивает значение одной из них (энтропии). [c.45]

Количественное рассмотрение потока, охватывающее перемещение в трубопроводе, перемещение через различные измерительные устройства (например диафрагмы, сопла, трубы Вентури) или перемещение, служащее для получения работы, может непосредственно основываться на первом и втором законах термодинамики. Целью этой главы и является показать, как можно приложить эти законы, и особенно первый закон, к различным задачам, относящимся к потоку. С самого начала следует уяснить себе, что приложение термодинамики может связать только различные виды энергии, связанные с процессом, и этим установить идеальные условия истечения. Термодинамика не может дать никаких сведений, относящихся к механизму потока, например сведений о потере напора, обусловленной трением. Подробное обсуждение влияния трения, так же как и детальное описание оборудования, относится скорее к книге, в которой изучаются отдельные процессы химической технологии, и в этой книге большей частью рассматриваться не будет. [c.366]

В каждом процессе обессоливания существует нижний предел расхода энергии. Этот предел зависит от исходного раствора. Необходимость затраты некоторого количества энергии для осуществления процесса обессоливания вытекает из универсальной стойкости любой смеси к разделению на две части с различной концентрацией солей. В процессе электродиализа это явление выражается потенциалами мембраны, которые противодействуют приложенному внешнему напряжению для осуществления процесса обессоливания. Общее объяснение этого явления основано на втором законе термодинамики. На основе представления о свободной энергии, вытекающего из этого закона, можно составить уравнения для определения минимальной энергии, необходимой для обессоливания. [c.146]

Развитие химии в фарватере атомно-молекулярной теории было связано с четко определившейся тенденцией рассматривать все макроскопические свойства веществ как проявления свойств атомов и молекул. В 1850—1860 гг. создается кинетическая теория газов, оказавшая в дальнейшем огромное влияние на формирование многих химических представлений. После классических работ Сент-Клер Девиля по термической диссоциации химических соединений на первый план выдвинулось изучение химических равновесий. Исследования в этом направлении привели к созданию химической статики, а затем и динамики, к приложению к химическим процессам первого и второго законов термодинамики, что послужило основой для установления тесных контактов между химией и физикой [c.348]

Хорошо известно, что, после того как был сформулирован второй закон, классическая термодинамика по существу занимается изучением равновесных состояний [168]. За последние 20 лет наблюдалось бурное развитие термодинамики необратимых процессов, благодаря которой стало возможным приложение макроскопических методов к неравновесным системам (краткую историю Вопроса можно найти в работе [141]). Однако все эти методы [c.7]

Этими простыми положениями Клаузиус (1822—1888) резюмировал содержание своей работы О различных удобных для приложений формах основных уравнений механической теории тепла . Эта работа увидела свет в 1865 г., пятнадцать лет спустя после открытия второго закона (сообщение о чем появилось в Poggendorf Annalen [1]). В этой чрезвычайно важной работе Клаузиус дает те основные формулировки первого и второго законов термодинамики, с которыми мы теперь уже знакомы. [c.203]

Основы ее были даны еще Бернулли (1738) и, отчасти, Ломоносовым (1746). В середине XIX в. труды Клаузиуса, Максвелла, Кельвина н др. дали настолько законченную картину, что возникла надежда на основе механики объяснить с помощью кинетической теории все свойства материи. Вскоре однако выяснилось, что один из основных физических законов — второе начало термодинамики — не укладывается в рамках обычной механики и основанной на ней кинетической теории и что сама кинетическая теория не может быть строго обоснована одними лишь законами механики. Однако Больцман показал, что второе начало может быть получено из кинетической теории, если последнюю дополнить законами теории вероятностей. На этой почве возникла статистическая механика Больцмана и Гиббса. Сейчас, когда термодинамика повидимому достигла пределов своего развития и вряд ли может дать еще принципиально новые вклады в науку, кинетическая теория, дополненная квантовыми представлениями, является самым мощным орудием современного теоретического исследования. На протяжении курса мы встретим много примеров разнообразного ее применения, здесь же ограничимся лишь теми приложениями, которые непосредственно относятся к идеальным газам. [c.145]

Обшая формулировка. Эта функция введена физиком Клаузиусом в 1851 г. Вследствие абстрактного характера ее она всегда служила пугалом для начинающих изучение термодинамики написано много томов в попытках объяснить ее физическое значение и придать ей более конкретный смысл. В данной книге мы будем рассматривать энтропию прежде всего как математическую функцию, дающую простейший путь для количественных приложений второго закона. Сначала рассмокрим классический вывод Клаузиуса, данный почти с той же точки зрения. Более поздние работы Больцмана, Планка, Льюиса и других обнаружили связь энтропии с вероятностью и придали ей ббльшую физическую определенность. Эта трактовка будет рассмотрена очень кратко но автор уверен, что для целей прикладной термодинамики достаточно считать энтропию удобной математической функцией, а не делать упор на ее физическую интерпретацию. Инженер, который интересуется главным образом переходом тепла в полезную работу, может найти удобным рассматривать энтропшо как меру той части превращенной энергии, которая является беспо [c.110]

Одна из важнейших областей приложения второго закона термодинамики— анализ действия устройств, предназначенных для преобразования и передачи энергии тепловых машин, холодильных установок, нагревателей, теплообменников и т. п. Основной технической характеристикой таких устройств является коэффициент полезного действия ц, определяемый как отношение значения полученной (переданной) энергии Е оя к значению использованной (затраченной) энергии Езагр [c.71]

Термодинамика, как известно, в своей теоретической части является наукой дедуктивной. Поэтому анализ первого и второго начал термодинамики представляется особенно важным для понимания всех остальных законов и формул термодинамики и для их практического приложения. В качестве первого и второго начал термодинамики приняты два главенствующих закона физики, смыкающие физику с общими вопросами философии,— закон сохранения энергии и закон деградации энергии. Уже к концу прошлого столетия, даже, собственно, в середине прошлого столетия, можно было считать с полной убежденностью оба эти закона установленными в полном смьь еле слова незыблемо. Эти законы лежат в основе научного миропонимания и имеют поэтому философское значение. Однако вплоть до последнего времени со стороны отдельных ученых возникали попытки ревизии этих законов. [c.38]

Данная характеристика будет несимметричной, если р ф д. В этом случае нелинейное сопротивление обладает односторонней проводимостью. Известно, что нелинейные сопротивления с односторонней проводимостью — детекторы — могут детектировать, т. е. выпрямлять приложенное к ним переменное напряжение. Но флук-туационная э. д. с. — тоже переменное напряжение. Возникает вопрос, не могут ли нелинейные сопротивления, детектируя тепловые флуктуации, создавать постоянный ток или постоянное напряжение без каких-либо внешних источников тока. Согласно второму закону термодинамики хаотическое тепловое движение не может создать упорядоченного движения. Поэтому детектирование тепловых флуктуаций противоречило бы второму закону термодинамики. [c.60]

Природа упругой силы, вызывающей обратимость деформаций, может быть выявлена при анализе термодинамики обратимого растяжения упругого тела. В этом случае при условии V = onst работа внешних сил равна f dl, где / - приложенная сила dl - удлинение тела. Согласно первому и второму закону термодинамики, [c.72]