Давление при абсолютном нуле

Можно показать, что при очень низких температурах не только энтропия и теплоемкость твердого тела стремятся к нулю и перестают зависеть от температуры, но и многие другие свойства твердых тел (объем тела, давление насыщенного пара и др.) изменяются с температурой так, что их производные по температуре стремятся к нулю. Этим объясняется принцип недостижимости абсолютного нуля, согласно которому никакие процессы не могут снизить температуру тела до абсолютного нуля. Таким образом, температура, равная [c.97]

Третий закон термодинамики позволяет вычислять так называемые абсолютные значения энтропии для любого вещества в любом агрегатном состоянии, если известны экспериментальные значения теплоемкостей от О К до данной температуры, а также теплоты фазовых переходов (см. 71). Данным путем могут быть вычислены значения энтропии S°(298) веществ при стандартных условиях (нормальном атмосферном давлении и температуре 298,15 К). Другой путь определения стандартных энтропий основан на использовании спектроскопических данных о строении вещества. Значения S°(298) широко используются при вычислении изменения стандартной энергии Гиббса и стандартной константы химического равновесия. Утверждение, что 5(0) = О, нельзя распространять на твердые растворы. Для них при О К появляется остаточная (нулевая) энтропия. В частности, для одного моля твердого раствора, если допустить, что он является идеальным вплоть до абсолютного нуля, и если для каждого /-го компонента 5(0) i = О, то при О К согласно уравнению (71.32) остаточная энтропия будет равна [c.265]

При постоянной температуре из (111.34) получается формула, аналогичная (111.10). Она показывает, что с увеличением давления газа его энтропия уменьшается. Выведенные здесь соотношения применяются в вычислениях изменения энтропии при приведении газа к стандартным условиям, а условия стандартности состояния газа включают его соответствие уравнению идеального газа. Очень важно по причинам, которые станут ясны несколько позже (см. 5 этой главы), определение изменения энтропии при равновесном переходе вещества от кристаллического состояния при абсолютном нуле (энтропия So) до стандартного состояния при температуре 298,15° К (энтропия S29 ). Например, Н О (тв,0°К) HjO (пар, 1 атм, ид. газ, 298° К). Равновесный переход должен состоять из нескольких этапов. Первый этап — нагревание твердой воды от 0° К до температуры плавления. Изменение энтропии рассчитывается по (III.23). Именно [c.80]

Вершины структурного графа отвечают узловым значениям паг раллельных переменных, т. е. значениям параллельных перемен ных, измеренным относительно базовой вершины графа. Базовая вершина графа соответствует некоторой внешней базовой точке для параллельных измерений в ХТС (например, атмосферное давление, абсолютный нуль температуры). Каждой /-ой ветви структурного графа ХТС или полюсному графу компоненты соответствует некоторая последовательная переменная //(/) и некоторая параллельная переменная x, t) данной простой идеальной компоненты ХТС. Величина этой параллельной переменной Xj t) равна разности узловых значений параллельных переменных вершин данной ветви графа. [c.45]

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]

Долгое время гелий оставался единственным газом, который не поддавался сжижению. Наконец, в 1908 г. удалось превратить гелий в жидкость, кипящую при температуре —268,9 °С. Прн испарении жидкого гелия была получена температура, всего на несколько десятых градуса выше абсолютного нуля. В 1926 г. гелий был впервые обращен в твердое состояние. Твердый гелий — прозрачное вещество, плавящееся при —271,4 С под давлением 3,0 МПа. [c.669]

Для практических целей энтальпию и энтропию удобно выражать при некоторых начальных условиях , когда 8 ш Н равны нулю. Табличные данные являются не абсолютными (по отношению к абсолютному нулю), а относительными, т. е. находящимися выше или ниже начальных условий. Такой метод удобен и точен. Если для одного и того же вещества мы берем данные из двух источников, то их необходимо привести к одинаковым условиям, например нормальным. Бо многих источниках приводятся удельные величины / , х и г в зависимости от температуры Т и давления р. Величину и, соответствующую этим значениям, можно определить из уравнения (10). [c.19]

Каковы же достижимые в настоящее время параметры плазмы Генераторы плазмы позволяют получать плазму практически любых газов при давлении от нескольких паскалей до десятков мегапаскалей. Температуру газа можно менять от близких к абсолютному нулю до десятков тысяч градусов при числе заряженных частиц 10 —в 1 см . Скорости плазменных струй можно изменять в широких пределах — от близких к нулю до нескольких километров в секунду. [c.295]

Такая произвольность исчезает, если пользоваться так называемой термодинамической (абсолютной) шкалой температур, основанной на втором начале термодинамики (см. гл, IV). Начальной точкой этой универсальной шкалы является значение предельно низкой температуры — абсолютный нуль, равный —273,15°С. Показания по абсолютной шкале совпадают с температурой, измеренной по термометру, который наполнен газом, находящимся под ничтожно малым давлением (теоретически — идеальным газом). [c.16]

Объемное расширение. Любое вещество имеет минимальный объем при абсолютном нуле, или О К- При нагревании под постоянным давлением этот объем увеличивается относительное увеличение объема с ростом температуры выражается коэффициентом объемного расширения, или расширяемостью. В термодинамике этот коэффициент определяется как термодинамический [c.22]

Ограничимся одним классическим примером. Хорошо известно, что монокристалл в буквальном смысле этого понятия — фикция это нечто бесконечное в трех направлениях и лишенное дефектов. Реальный кристалл, помимо того что его размеры всегда ограничены, обязательно содержит дефекты (вакансии, или дырки, атомы или ионы в междоузлиях и т. п.), порожденные тепловым движением. В свою очередь, эти дефекты подвижны — уже в обычном смысле слова, — и тепловое движение в реальных кристаллах с равным успехом можно описывать в терминах движения атомов (молекул, ионов) или же дефектов [18, гл. I]. При любой отличной от абсолютного нуля температуре дефектный кристалл равновесен это доказывается тем, что для исправления его решетки, т. е. ликвидации дырок, к нему необходимо приложить огромное внешнее давление. [c.25]

Сравнение уравнений, полученных для различных функций, показывает, что для всех термодинамических функций нулевая энергия одинакова, т. е. становится совершенно ясно, что при абсолютном нуле не существует различий между термодинамическими функциями, определенными при постоянном давлении и постоянном объеме [c.301]

Десятая генеральная конференция по мерам и весам в 1954 г. определила Термодинамическую температурную шкалу при помощи тройной точки воды в качестве основной реперной точки, присвоив ей температуру 273,16 К (точно). Таким образом, в настоящее время в Международной системе единиц измерения (СИ) применяется шкала с одной реперной точкой — температурой тройной точки воды, т. е. воды, находящейся в равновесии со льдом под давлением ее собственного пара (в отсутствие воздуха и иных газов). Второй (нижней) границей температурного интервала, равного 273,16 К, является точка абсолютного нуля температуры. Следовательно, единица термодинамической шкалы (градус Кельвина) равна 1/273,16 части температурного [c.30]

При помощи этих двух формул вычислим теперь в качестве примера абсолютную энтропию 1 моль этилена при Т = 298 К и давлении р — 0,1 МПа. В исходном состоянии (при абсолютном нуле) этилен находится в состоянии идеального кристалла. Нагреваем его до температуры его плавления, т. е. до 103,9 К. Затем изотермически сообщаем ему теплоту до полного плавления. После этого нагреваем жидкий этилен до температуры кипения 169, 4 К. При этой температуре переводим этилен в состояние газа (при р = ОД МПа) и, наконец, нагреваем газообразный этилен до температуры 298 К. Подсчитаем изменение энтропии в каждом из этих процессов. Для этого надо знать теплоемкости твердого, жидкого и газообразного этилена, а также теплоты его плавления (АН = 3393 Дж/моль) и испарения (АЯ = 13 553 Дж/моль). Теплоемкости твердого этилена измерены, только начиная с 15 К. Поэтому для первого процесса разделим температурный интервал на два интервала от О до 15 и от 15 до 103,9 К. В соответствии с (111.5.12) пишем не ЛЗ, а 5 [c.105]

Абсолютная температура Т отсчитывается от такого значения принятого за нуль (нуль по температурной шкале Кельвина — 0° К), при охлаждении до которого (при постоянном объеме) давление идеального газа должно бы стать равным нулю. Она измеряет среднюю энергию движения молекул в телах и пропорциональна последней, а абсолютный нуль температуры показывает крайнюю степень холода , при которой кинетическая энергия молекул равна нулю. [c.35]

Жидкое состояние гелия при невысоких давлениях сохраняется вплоть до абсолютного нуля, но несмотря на это его энтропия стремится к нулю при Т - 0. Изменение энтропии гелия-4 в зависимости от температуры приведено на рис. VHI.S, Обращает на себя внимание отсутствие скачка энтропии в Х-точке — скачка, свойственного, фазовым переходам I рода. Сказанное можно подтвердить следующим аргументом. Согласно одной из форм уравнения Клапейрона — Клаузиуса [c.295]

Теплоемкость твердого тела при достаточно высоких температурах определяется только колебаниями атомов в узлах кристаллической решетки. Поскольку их поступательное и вращательное движения в кристаллах отсутствуют, поэтому максимальное значение теплоемкости твердого тела Су = ЗУ (три степени свободы каждого атома в кристалле). При температурах, близких к абсолютному нулю. Су твердого тела также стремится к нулю. Теплоемкость жидкостей близка к теплоемкости соответствующих твердых тел и теплоемкость при постоянном давлении Ср, более всего отвечающая условиям химического эксперимента, может быть вычислена из Су с учетом соотношений (1.6) и (1.7). [c.7]

Обратимое превращение двух полиморфных модификаций друг в друга называется энантиотропным. Энантиотропное превращение совершается при определенном давлении и температуре. Для энантиотропного превращения ДС° = 0. Если полиморфное превращение необратимо и одна из модификаций вещества во всем интервале температур, начиная от абсолютного нуля, термодинамически неустойчива, то такое превращение называют монотропным. Превращение белого олова в серое — пример энантиотропного превращения, а алмаза в графит — монотропного перехода. [c.223]

Энергия образования соединения из атомов равна по величине и противоположна по знаку сумме энергий связи. При этом подразумевается, что как исходная молекула, так и продукты ее диссоциации находятся при абсолютном нуле и обладают свойствами идеального газа (см. стр. 239), причем продукты диссоциации находятся в основном состоянии. Однако химик часто встречается с реакциями при высоких температурах и давлениях и с реакциями между соответствующим образом возбужденными атомами. Если изменение температуры и давления мало влияет на энергию связи (поэтому все приведенные выше значения взяты при Р = 1 атм и = 25 °С), то переход в возбужденное состояние сопровождается большим энергетическим эффектом. [c.122]

Была высказана мысль, что беспредельное увеличение давления должно влиять на величину энтропии так же, как и понижение температуры до абсолютного нуля. С математической точки зрения это Tie вызывает сомнений, ибо из уравнения (IV, 19) следует, что (дЗ/дР)т < О, и поэтому [c.425]

Однако ряд исследователей считает мало вероятным, что вещество при очень высоких давлениях будет обладать теми же свойствами, как вблизи абсолютного нуля при сверхвысоких давлениях атомы вещества будут так тесно уложены, что их электронные оболочки перекроют одна другую, вследствие чего температура должна повыситься. [c.425]

Энергию Гиббса обычно вычисляют, отнеся ее к значению энергии (энтропии) при абсолютном нуле. Введение 0° — 111 = 0°— Но вместо 0° (или соответствующей разности вместо Р°) обусловлено тем, что в уравнениях (V, 5) и (V, 19) остаются неопределенные постоянные По и Н1 (они равны друг другу, а также величинам Со и 0,вследствие независимости всех их от давления и объема). В соответствии с уравнениями (XV, 6, 8, 11) и (V, 19) [c.501]

При давлении 1,0133-105 2 абсолютном нуле температуры [c.225]

Все вещества в зависимости от внешних условий (температуры и давления — подробнее об этом см, в гл. IV) могут существовать в различных агрегатных состояниях. Известно, например, что все вещества при температурах вблизи 0°К (абсолютном нуле температур) существуют в твердом состоянии. Температура, как известно, неразрывно связана с кинетической энергией беспорядочно двигающихся молекул, при понижении температуры кинетическая энергия каждой молекулы уменьшается, увеличивается время движения молекулы без столкновения с другими иолекул зми (длина свободного пробега). [c.98]

Из таблицы видно, что при обычных условиях температуры и давления все инертные элементы в виде простых веществ газообразны. Самая низкая температура кипения у гелия. Это вообще наиболее трудно сжижаемое вещество. При испарении жидкого гелия достигается температура, близкая к абсолютному нулю. В связи с этим гелием пользуются в криогенной технике для получения очень низких температур. Гелий—единственное рабочее тело в газовых термометрах, пригодное для измерения температур ниже Г К- Температуры плавления и кипения других инертных веществ закономерно повышаются от гелия к радону. [c.538]

Поскольку д°1 зависит только от температуры, так же как и Л Ав, константа Кр для идеальных газов не зависит от давления. Обозначая через Д 7° = ДЯ° изменение энергии (энтальпии) для гипотетической стандартной реакции, протекающей при р1 — 1 абсолютном нуле, можем записать [c.382]

Вещества находятся в кристаллическом состоянии при температурах от О К до некоторого значения зависящего от давления (однако, чтобы заметно изменить Тцл, нужны весьма высокие давления). Температура плавления для различных веществ меняется в широких пределах в зависимости от характера взаимодействий в системе. Единственное вещество, которое при атмосферном давлении остается жидким вплоть до абсолютного нуля, — гелий, особые свойства которого находят объяснение в свете квантовой статистической теории. Кристаллизация гелия происходит только при высоком давлении (при р = 2,5 МПа Г р ет = 1,5 К). [c.310]

Особое место среди простых веществ УПТА-группы занимает гелий. Во-первых, это наиболее трудно сжижаемый газ во-вторых, это единственный элемент, для которого твердое состояние достигается только при повышенном давлении (около 25 10 Па), в-третьих, в жидком состоянии гелий обладает особыми свойствами. Вплоть до температуры 2,172 К гелий — это бесцветная, прозрачная, легкая жидкость Не-1 (примерно в 10 раз легче воды). При отмеченной температуре наблюдается так называемый фазовый переход П рода (не сопровождаемый тепловым эффектом) и вплоть до сколь угодно низких температур, приближающихся к абсолютному нулю, гелий существует в виде жидкого Не-П. Эта жидкость с особыми и уникальными свойствами она практически не обладает вязкостью (сверхтекучесть), имеет колоссальную теплопроводность (в 3-10 раз больше гелия-1), а также проявляет ряд других аномальных эффектов. Эти явления связаны с тем, что при температуре 1—2 К длина волны де Бройля для атома гелия сравнима со средним межатомным расстоянием (т. е. объясняются с позиций квантовой механики). Поэтому сверхтекучий Не-П называют квантовой жидкостью. Из-за сверхтекучести гелий можно перевести в твердое состояние только под большим давлением. Существует глубокая аналогия между сверхтекучестью гелия-П и сверхпроводимостью металлов. При низких температурах свободные электроны в металлах также ведут себя как электронная квантовая жидкость . [c.391]

Во-первых, наблюдается, как мы убедились из приведенного в книге материала, исключительное разнообразие реакций по типам химического превращения, механизмам и особенностям кинетического протекания. В очень широких диапазонах меняются условия, в которых химический процесс является предметом кинетического исследования. Кинетика изучает и реакции, протекающие в стратосфере при давлении меньше 1 Па и 10 Па в автоклавах реакции вблизи абсолютного нуля и при температурах выше Ю-" К и т. д. Разнообразие веществ приводит к использованию разнообразных физико-химических методов исследования, а разнообразие условий — к созданию специальных способов проведения реакций. Химическая кинетика в решенни своих задач опирается на достижение и возможности современной инструментальной физической химии. Особое значение для контроля за протеканием реакции приобрели спектральные и хроматографические методы. [c.367]

В уравнение Больцмана (16-5) входит важная физическая величина-число способов получения заданного состояния, Существует всего один способ упаковки идеального кристалла, при условии что молекулы неотличимы одна от другой и неподвижно упакованы среди своих соседей (последнее означает, что кристалл находится при температуре абсолютного нуля). Для идеального кристалла с неподвижными молекулами при О К И =1и5 = /с1п1=0. В отличие от этого существует множество эквивалентных способов построения 1 л определенного газа при заданных температуре и давлении. Нет никакой необходимости указывать индивидуальные положения молекул в газе и их индивидуальные скорости, для того чтобы газ соответствовал заданным условиям, ему достаточно иметь необходимое число молекул каждого сорта и необходимую молярную энергию все газы, удовлетворяющие этим условиям, должны казаться одинаковыми стороннему наблюдателю. Отсюда следует, что для любого газа величина IV очень велика, а значит, 1п И -положительное число и поэтому 5 = 1пИ больше нуля. Разумеется, даже идеальный кристалл должен обладать некоторой положительной энтропией, если он нагрет выше [c.56]

С помощью уравнения (235) можно вычислить лишь изменение энтропии, и нельзя сделать никаких выводов о ее абсолютном значении. На основе измерений теплового эффекта реакций при постепенном понижении температуры Нернст установил так называемый тепловой закон (который рассматривают также как третий закон термодинамики) по мере приближения температуры к абсолютному нулю изменение энтропии стремится к нулю. Справедливость теплового закона достоверно подтверждена на опыте. Планк предложил считать энтропию любого вещества при абсолютном нуле равной нулю. Тем самым открывается возможность точно рассчитать энтропию любого вещества при любых температуре и давлении, воспользовавшись уравнениями (244а) и (2446). Например, рассмотрим изменение энтропии воды в зависимости от температуры при постоянном давлении (рис. Б.22). При абсолютном нуле энтропия льда в соответствии с тепловым законом Нернста равна нулю. При возрастании температуры энтропия изменяется пропорционально Р, при дальнейшем повышении температуры обнаруживается более сложная зависимость от Т. В точке плавления энтропия скачкообразно увеличивается на величину энтропии плавления. В интервале О—100 °С энтропия снова непрерывно увеличивается, а при 100 °С обнаруживает скачок, равный энтропии испарения. При температуре 100°С энтропия пара постелен- [c.239]

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]

Если при 7=соп51 вблизи абсолютного нуля изменим давление от р до р+ф или объем от V до У- -с1У, то изменение энтропии определится из уравнений [c.187]

Иначе говоря, изменение температуры тела вблизи абсолютного нуля при V = onst не вызывает изменения давления, а при Р = onst —изменения объема, т. е. не влечет за собой никакой работы расщирения или сжатия. [c.426]

Силы Ван-дер-Ваальса проявляются между незаряженными атомами и молекулами. Так, инертные газы, атомы которых не способны к образованию ионных или ковалентных связей, все же могут быть сконденсированы в жидкое или твердое состояние. Силы Ван-дер-Ва-альса также проявляются в том, что поведение всех газов при понижении температуры и повышении давления отклоняются от идеальности. Происхождение этих сил обусловлено тем, что даже вблизи абсолютного нуля [c.157]

Выведенные зависимости и общее соотношение (VIII.44) позволяют определить давление электронного газа при абсолютном нуле. Можем записать [c.191]