Необратимые процессы примеры

Денатурация. Утрата белком природной (нативной) конформации, обычно сопровождающаяся потерей его биологической функции, например ферментативной активности. Денатурация может быть либо обратимым, либо необратимым процессом. Примером последнего служит коагуляция яичного белка (альбумина) при нагревании яйца. [c.413]

В термодинамике необратимых процессов предполагается в качестве постулата, что указанные элементы системы в течение неравновесного процесса проходят через состояния локального внутреннего равновесия. Поясним это следующим примером. [c.136]

Второе начало термодинамики утверждает, что в природе существуют и необратимые процессы, примером которых может служить расширение газа в пустоту или передача энергии от одного тела к другому при конечной разности температур этих тел. [c.22]

Переход системы из неравновесного состояния в равновесное, сопровождаемый возрастанием энтропии, является необратимым процессом. Примерами могут служить процессы молекулярного теплопереноса (теплопроводность) и диффузии. [c.8]

Мы детально рассмотрим наиболее общую формулировку аксиом термодинамики необратимых процессов, принадлежащую Онзагеру. Из нее можно вывести остальные две формулировки. Онзагер принял три постулата. Первый постулат позволяет описать потоки. В рассматривавшемся выше примере падающих шариКОВ их поток ] (число шариков, пересекающих единицу поверхности в единицу времени) определяется уравнением У = Су, где С — концентрация шариков, а у — скорость их движения. [c.414]

Дайте объяснение описанного в разд. 3-6 примера с тормозящим автомобилем на основании первого и второго законов термодинамики. Какую роль в этом объяснении играет первый закон термодинамики Какое значение имеет для этого примера обратимость или необратимость процесса и как она связана со вторым законом термодинамики [c.84]

Надо отметить, что с этих позиций различные научные теории, количественно описывающие физические явления, представляют собой математические модели природы. Примерами таких теорий являются кинематическая теория газов, кинетическая теория высокоэластичности резин, модель атома Бора, молекулярные теории полимерных растворов и каждое из уравнений переноса, рассмотренное в этой главе. Все они, как и всякая математическая модель, содержат упрощающие предположения. Например, в уравнениях переноса содержится допущение о сплошности среды и, что еще более неточно, необратимые процессы считаются локально равновесными. Важнейшим различием между математическим моделированием природных явлений и математическим описанием технологических процессов являются требуемый уровень точности и, конечно, уровень общности явлений, описываемых в том и другом случаях. [c.113]

В качестве примера вычисления возрастания энтропии в простейшем необратимом процессе рассмотрим расширение идеального газа, подобно описанному в опыте Гей-Люссака. Допустим, что газ из сосуда I расширился и занял объем сосудов I и II. При этом согласно определению идеального газа температура при расширении будет оставаться неизменной, поскольку система изолирована и общая энергия, стало быть, не меняется. Теперь для оценки возрастания энтропии в этом процессе необходимо возвратить эту систему в исходное состояние с помощью стандартной системы пружина — резервуар с той же самой температурой, что и температура газа, т. е. Ти Работа, выполненная пружиной, и теплота, поглощенная резервуаром, в изотермическом процессе согласно первому началу термодинамики выражаются уравнением [c.96]

Приведенный пример с реакцией между йодом и водородом показывает, что в зависимости от условий химические реакции могут протекать либо в прямом, либо в обратном направлении. В этом смысле и надо понимать часто используемый термин обратимая реакция . Но такое понятие не идентично понятию обратимости, используемому в термодинамике. Химические реакции в обычных условиях принадлежат к числу необратимых процессов, идущих самопроизвольно лишь в одном определенном направлении до тех пор, пока не будет достигнуто состояние термодинамического равновесия . [c.166]

Потенциал полуволны необратимой полярограммы катодного процесса резко сдвинут в отрицательную сторону по сравнению с равновесным значением 1/2, и этот сдвиг приблизительно равен перенапряжению процесса (рис. 4.16). Необходимо отметить, что потенциал полуволны необратимого процесса не является постоянной величиной и зависит как от состава раствора, так и от параметров установки — скорости вытекания ртути и периода капанья (см. уравнение (4.51)]. Характерным примером необратимой полярограммы является волна восстановления иона гидроксония. [c.235]

В качестве примера применения методов термодинамики необратимых процессов рассмотрим перенос вещества через барьер. Пусть сосуд, содержащий некоторый газ, разделен перегородкой, поглощающей этот газ. При этом газ способен растворяться в этой перегородке. Будем поддерживать разность температур АТ по обе стороны перегородки. Следует выяснить величину Ар (разность давлений газа по обе стороны перегородки), вызванную наличием разности температур ДГ, и определить, в каких случаях Ар имеет место. [c.416]

Остановимся теперь на третьей формулировке термодинамики необратимых процессов. Согласно этой формулировке, скорость роста энтропии в открытых системах минимальна. Система выбирает, следовательно, свои параметры (например, Ар в задаче о переносе через барьер) так, чтобы по возможности уменьшить скорость роста энтропии. Покажем это на примере выше рассмотренной системы с двумя силами и потоком. [c.420]

Примерами реакций, протекающих весьма полно, могут служить такие процессы, как взаимодействие растворенных хлорида бария и суль та натрия, бромида меди с аммиаком, нейтрализация хлороводородной кислоты раствором гидроксида натрия. Это все примеры практически необратимых процессов, так как и ВаЗО несколько растворим, и комплексный катион (Си(ЫН1)4 , образующийся во второй реакции, не абсолютно устойчив, и Н1О немного диссоциирует. Примерами совершенно необратимых процессов могут служить разложение бертолетовой соли и азида свинца [c.186]

Равновесно или неравновесно протекающие процессы называют еще обратимыми и необратимыми. Процессы могут проходить быстро или бесконенчо медленно. Процессы, которые протекают с конечной скоростью, называют термодинамически необратимыми. Обратимые процессы в природе и технике никогда не протекают, но можно создать условия, которые приблизят процесс к равновесному их протеканию. В качестве примера можно рассмотреть условия сжатия и расширения газа в цилиндре с поршнем, движущимся без трения. Особенности протекания процессов сжатия и расширения газа можно рассмотреть с помощью графика, приведенного на рис. 18. [c.84]

Таким образом, этот пример наглядно свидетельствует о том, что энтропия является мерой необратимости процесса. [c.62]

Пример 6. Под величиной Т в уравнениях, выражающих изменение энтропии в необратимых процессах, обычно подразумевают не температуру системы, а температуру теплового источника. В чем удобство такой замены Не может ли она привести к выравниванию соответствующих неравенств, например неравенства (IV.13) [c.90]

Необратимые процессы. Повседневный опыт показывает, что существуют процессы, которые протекают самопроизвольно. Наиболее яркими примерами таких процессов являются переход теплоты от горячего тела к холодному, замерзание переохлажденной жидкости, расширение газа в пустоту, взаимная диффузия газов или жидкостей. Это все примеры одностороннего течения процессов. Они всегда направлены в сторону приближения к равновесному состоянию и прекращаются, когда это состояние достигнуто. При теплопередаче равновесие определяется равенством температур, при кристаллизации — равенством давлений во всем объеме, при диффузии — равенством концентраций. Для самопроизвольных (спонтанных) процессов характерен общий признак они сопровождаются превращением различных видов энергии в теплоту, а теплота равномерно распределяется между всеми частями системы. При этом подведение к системе того количества теплоты, которое освободилось при процессе, не вызывает обратного течения ни одного из названных процессов. Важно заметить, что косвенными путями можно вернуть систему в первоначальное состояние, однако при этом неизбежно придется произвести какие-либо энергетические изменения в окружающей среде. В противном случае необходимо было бы признать возможность вечного двигателя второго рода. [c.45]

Приведем другой пример. Поместим на дно ящика слой красного песка, на который сверху насыпем слой белого песка. Затем начнем энергично встряхивать ящик. Очевидно, что через короткое время песчинки обоих цветов равномерно перемешаются. Этот необратимый процесс наиболее вероятен. Дальнейшее встряхивание ящика, сколь длительным оно не было бы, не приведет к возвращению исходного состояния, т. е. к разделению смеси на два слоя песка — красного и белого. Здесь для наглядности мы заменили молекулы двух веществ песчинками разных цветов, а тепловое движение— встряхиванием ящика. Приведенные примеры показывают причину односторонней направленности упоминавшихся процессов диффузии и смешения — они намного более вероятны, чем противоположные процессы разделения. [c.32]

Если хотя бы одна стадия цикла Карно протекает необратимо, то и весь цикл необратим. Необратимым может быть, например, процесс адиабатического или изотермического расширения рабочего тела, если его давление на внешнюю среду превышает то давление, которое внешние тела оказывают на рабочее тело. Такой случай реализуется, в частности, когда газ расширяется в пустое пространство или в пространство, в котором давлению газа противопоставляется меньшее давление. Другим примером может служить движение поршня с трением. Во всех подобного рода необратимых процессах работа, совершаемая рабочим телом при его расширении, меньше, чем тогда, когда этот процесс совершается обратимо Ц обр > И необр. [c.31]

В обратимых процессах система совершает максимально возможную работу. При необратимом процессе система всегда совершает меньшую работу. Этот факт хорошо известен из опыта. Обратимся для примера к необратимому изменению объема. В качестве системы вновь выберем газ в цилиндре с поршнем. Пусть давление в системе равно р, и оно не равно внешнему давлению р . Рассмотрим работу расширения при необратимом изменении объема. При р >р работа, совершаемая системой над окружающей средой, равна р (1У, что меньше, чем работа р йУ при обратимом расширении. Вследствие этого при необратимом расширении потерянная работа составляет [c.39]

Роль первого постулата термодинамики необратимых процессов играет предположение о локальном равновесии во всех частях изучаемой системы. Согласно этому предположению неравновесную систему можно представить в виде совокупности макроскопически малых элементов объема, к каждому из которых допустимо применять обычные термодинамические методы — указать для них локальную температуру, давление, вычислить энтропию и т. п. Это позволяет задавать для неравновесной системы поле термодинамических интенсивных параметров (обобщенных сил) с указанием значений этих параметров в окрестностях каждой точки изучаемой системы. Неравновесность системы выражается в том, что в полях термодинамических обобщенных сил будут наблюдаться потоки соответствующих им координат состояний. Такие потоки описывают применяемыми в физике непрерывных сред дифференциальными уравнениями переноса. Это усложняет математическое описание неравновесной системы по сравнению с ее описанием в классической термодинамике. Однако общие методы термодинамики необратимых процессов можно проиллюстрировать на достаточно простых примерах, не усложняя разбор физического смысла проблемы сравнительно сложным аппаратом математической физики явлений переноса. [c.283]

В рассматриваемом примере для полного превращения тепла в,работу процесс необходимо проводить обратимо, т. е. так, чтобы расширение происходило настолько, насколько это требуется для поглощения тепла при постоянной температуре. Избыточная, компенсация приведет к неполному превращению теплоты в работу, т. е. к необратимому процессу. Другими словами, для проведения несамопроизвольного процесса обратимым способом его необходимо компенсировать самопроизвольным процессом. Существенно отметить, что для обратимого проведения самопроизвольного процесса его также необходимо компенсировать, на сей раз несамопроизвольным процессом. Так, для двух тел с конечной разностью температур теплота сама собой переходит от горячего тела к холодному (самопроизвольный процесс). Но такой переход, очевидно, необратим. Для обратимости процесса необходимо на протяжении всего процесса определенную часть тепла превращать в работу, например, при помощи бесконечно малого цикла Карно. [c.33]

Термодинамика необратимых процессов не дает теоретических методов расчета феноменологических коэффициентов Их экспериментальное определение и физическое истолкование возможно только на основе феноменологических законов и моделей механики сплошной среды, проверенных на практике. Примерами таких законов для гомогенных систем могут служить законы Фурье, Фика, Соре, Дюфура, Навье—Стокса, Гука и т. п. Что касается процессов на границе раздела фаз, то их термодинамиче- [c.158]

Рассмотрим часто наблюдаемые в природе и широко используемые в технике самопроизвольно протекающие необратимые процессы. Эти процессы протекают сами по себе в одном направлении и не требуют затраты энергии извне. В результате протекания таких процессов может быть получена некоторая полезная работа. Примерами самопроизвольно протекающих необратимых процессов служат перепад воды с более высокого на более низкий уровень, переход электричества от мест с большим потенциалом в места с меньшим его значением, взаимная диффузия газов или жидкостей, процессы в клетках организмов, приводящие постепенно к старению и отмиранию их, и т. д. [c.101]

При протекании необратимого процесса происходят торможения, которые проявляются через электрическое сопротивление, поляризацию прохождение побочных и вторичных реакций и некоторые другие такого же рода торможения, на преодоление которых рассеивается энергия. Примером необратимой электрохимической системы может служить система [c.143]

Тема 2 Закономерность протекания химических реакций (4 час). Лекция 9. Скорость химических реакций. Классификация реакций. Молеку-лярность и порядок реакции. Зависимость скорости реакции от температуры энергия активации. Понятие о гомогенном и гетерогенном катализе. Примеры каталитических процессов, в нефтеперерабатывающей промышленност Лекция 10. Обратимые и необратимые процессы. Химическое равновесие [c.179]

Для какого класса неорганических соединении, характерна обратимость гидролиза Поче.му только в от,з.ель-ных случаях процесс оказывается необратимым Приведите примеры. [c.227]

Необратимые процессы. Разновидностью химических реакций являются необратимые процессы, которые будучи проведены в прямом направлении не могут быть смещены в обратном только за счет изменения температуры и давления. В качестве примера рассмотрим широко известную необратимую реакцию горения угля в смеси с бертолетовой солью [c.69]

Внутренние потери связаны с необратимостью процессов, протекающих внутри системы. Эти потери обозначаются нижним индексом / (Д). Примерами внутренних потерь могут служить потери, связанные с дросселированием, гидравлическим сопротивлением, трением в машинах, тепломассообменом при конечных температурных и концентрационных напорах и др. [c.191]

Как подчеркивается в гл. 14, существуют два типа химических колебаний. Первый тип соответствует колебаниям на термодинамической ветви этот случай реализуется в модели Лотка — Воль-терра. Точнее, эта модель соответствует пределу бесконечного химического сродства. Другой тип соответствует колебаниям за пределом устойчивости термодинамической ветви. Это приводит к понятию предельный цикл , введенному в теоретическую механику Пуанкаре в 1892 г. Такие предельные циклы представляют большой интерес, поскольку они являются прекрасным примером временного упорядочения, порожденного необратимыми процессами. [c.15]

Действительно, легко проверить, что приращение А Р по членам второго порядка содержит положительно. определенную квадратичную часть, зависящую от диссипации, а линейные члены взаимно уничтожаются, как в приведенных примерах. Следовательно, функционал Г, заданный уравнением (10.86), пригоден в качестве локального потенциала для уравнения (10.80). С помощью элементарных преобразований можно показать, что в пределе малых градиентов и внешних сил, т. е. когда система близка к равновесию, Ф становится функционалом от одной функции и сводится к лагранжиану для линейной области необратимых процессов (см. также разд. 10.2). Такие лагранжианы тесно связаны с производством энтропии, выраженным здесь через функцию распределения, а не через термодинамические средние [131]. Однако в общем случае из уравнения (10.86) все же можно получить обобщенный вариационный принцип, пригодный для определения функции распределения в нелинейной области, что соответствует первому приближению Чепмена — Энскога (см. работу [30]). [c.148]

Простым примером такого необратимого процесса является процесс таяния небольшой массы льда в покоящейся теплой воде, помещенной в теплоизолированном контейнере. Если такая система теплоизолирована, то фазовое превращение будет происходить только в одном направлении. Тепловая энергия поступает через тепловую пограничную область воды в твердую массу льда, вызывая тем самым его таяние. После того как лед растаял, во всей массе воды в конце концов устанавливается термодинамическое равновесие. При этом система не может сама по себе вернуться в первоначальное состояние. В предыдущих главах было показано, как можно оценить скорость таяния льда и сколько времени потребуется для достижения термодинамического равновесия в таком случае. [c.491]

Пример VI-5. Начальные условия те же, что в примере VI-4. Газ дросселируется при i = onst в необратимом процессе без выполнения внешней работы до конечного давления Р2 = 2 ат. Определить конечную температуру газа. [c.141]

В гальваническом элементе сами по себе равновесные электроды образуют неравновесную систему. Причиной неравнрвесности является разница плотностей электронов в металлах и, следовательно, стремление их переходить от одного металла к другому по внешней цепи. Одновременно во внутренней цепи происходит перенос ионов. Например, если во внешней цепи (рис. 11.2) электроны перемещаются слева направо, то на левом электроде протекает реакция окисления Mi -> +ze , а на правом — реакция восстановления - -ze -> М2. Катионы во внутренней цепи движутся от М к М2. Перенос катионов происходит до тех пор, пока не создается определенное (равновесное) для каждой температуры соотношение концентраций (активностей) электролитов в двух растворах. В качестве примера может служить цинковый элемент Якоби — Даниэля (рис. 11.3). Разомкнутый элемент находится в затормо женном неравновесном состоянии и может пребывать в этом состоянии как угодно длительно. Замыкание электродов металлическим проводником снимает торможение. На Zn-электроде (электрохимически более активном) протекает термодинамически необратимый процесс [c.168]

В данной работе на примере одною из распространенных процессов химической технологии продемонстрировано применение методов синергетики, а именно двух самых важных подразделов синергетики термодинамики необратимых процессов и математического аппарата синергетики. Первый подраздел синергетики позволили выявить новый класс осцилляторов - процессы кристаллизации малорастворимых веществ второй подраздел синергетики показал каким образом возникают колебания, как происходит переход от упорядоченных колебаний к хаотическим, каким образом можно дестохастизировать систему. [c.167]

Первое начало термодинамики применимо к описанию как обратимых, так и необратимых процессов. В некоторых случаях можно воздействовать на систему таким образом, чтобы необратимый термодинамический процесс протекал обратимым путем. Для этого, как правило, систему необходимо снабжать специальным устройством для совершения работы. Для пояснения этого утверждения удобно сослаться на пример передачи теплоты от более нагретого тела к менее нагретому. Если оба тела привести в соприкосновение, то будет происходить самопроизвольный процесс передачи теплоты от одного тела к другому до тех пор, пока температуры обоих тел не сравняются. Этот процесс носит необратимый характер, так как проведение процесса в обратном направлении без совершения работы невозможно. Тем не менее процесс передачи теплоты можно сделать обратимым, если для этого использовать тепловую машину, например на основе цикла Карно, с идеальным газом. В этом случае система наряду с передачей теплоты будет совершать определенную работу, которая в обратном процессе может быть использована для передачи теплоты от менее нафетого тела к более нагретому [c.18]

Наряду с необратимыми процессами термодинамика рассматривает обратимые процессы, т. е. такие, которые могут идти как в прямом, так и в обратном направлениях при бесконечно малом изменении действующих на систему сил и без изменения работоспособности системы в обоих направлениях. В случае самопроизвольно происходящих изменений примерами таких идеальных обратимых процессов могут служить разрядка батареи через по-1енциометр, дающий разность потенциалов противоположного знака, и расширение газа в идеальном цилиндре с поршнем при медленном изменении противодействующего давления. Поскольку вполне равновесный процесс практически неосуществим, обратимый процесс есть процесс идеальный. Однако понятие обратимого процесса широко используется в термодинамике. [c.64]

Можно привести много подобных примеров, которые показывают, что в любом неравновесно-необратимом процессе происходит превращение какой-либо упорядоченной формы энергии (способной, вообще говоря, количественно превратиться, совершая работу, в другую также упорядоченную форму) в неупорядоченную энергию хаотического, тёпловоТо движения молекул. Иными словами, при любом таком процессе увеличивается молекулярный хаос,неупорядоченность молекулярного состояния системы. [c.177]

Кристаллизация переохлажденной жид кости (необратимый процесс). Уже отмечалось ( 3 этой главы) что для расчета AS надо заменить данный необратимый процесс сово купностью обратимых стадий. Ниже в примере приведены данные необходимые для расчета энтропии кристаллизации 1 моль воды переохлажденной до—10 "С. Принято Ti = 263.15К (—10 С) Та = 273,15 К (0 С), средние теплоемкости воды и льда 75,3 и 36,76 Дж/(г-К). [c.96]

На рис. 170 приведены три типа поляризационных кривых, полученных на платиновых электродах. Кривые характеризуются различной степенью обратимости электродных процессов. Мерой обратимости является протяженность участка аЬ на кривой потенциалов. Кривая 1—1 характеризует полностью необратимый процесс на электродах с большим участком ахЬ[, когда ток обмена г о мал. Примером таких процессов является электролиз воды с образованием водорода на катоде и кислорода на аноде, возникающий при Аф=1,6 в. Кривая 2—2 относится к электролизу водного раствора соли Се +, когда на аноде идет необратимый процесс выделения кислорода, а на катоде процесс восстановления Се + + е Се +, который происходит при Аф>0,5 в и, соответственно, участок а2Ь2<а[Ь. Кривая 3—3 относится к полностью обратимым процессам па электродах, например, для системы [c.242]

Как было показано в 1 данной главы, пространственное разделение зарядов в двойном электрическом слое является причиной возникновения электрокинетических явлений. Находясь в двух контактирующих фазах, потенциалопределяющие ионы и противоионы могут сдвигаться относительно друг друга при взаимном смещении фаз, обусловливая возникновение электрического тока, или, наоборот, вызывать взаимное смещение фаз прн наложении внешнего электрического поля. В основе электрокинетических явлений лежит, таким образом, совокупность связанных между собой электрических и гидродинамических (механических) процессов. Поэтому электрокинетические явления могут служить характерным примерам и важныг4 объектом приложения основного соотношения термодинамики необратимых процессов соотношения взаимности Онзагера, которое выступает при этом как методическая основа для рассмотрения всей совокупности разнообразных электрокинетических явлений. [c.187]

Гиббса для этой реакции AG j. —422600 — Т 167,8, в котором одинаковые знаки слагаемых показывают, что при всех температурах этот процесс остается экзоэргичным и константа его равновесия /Ср = рсо, даже при 0°С равна огромной, нереальной величине Kf=W . Из приведенного примера следует, что необратимые процессы описывают характеристиками и разного знака, т. е. необратимыми будут все экзотермические реакции, идущие с увеличением энтропии. Примерами необратимых реакций могут служить горение порохов, взрыв бризантных веществ и детонаторов, разложение перекисных соединений и т. д. [c.70]

Уравнение (281) является основным в термодинамике необратимых процессов упругодеформированных тел. Для исследования поведения упругодеформи-рованного тела, помимо (281), необходимо найти выражение для свободной энергии как явной функции величин 8,, Т и 5, ., а также уравнение Для определения тензора внутренних параметров С примерами применения уравнения (281) мы познакомимся в 4 настоящей главы. [c.169]

Колебательная реакция, открытая Б. П. Белоусовым (публикация 1959 г.), тщательно изученная А. М. Жабо-тинским, описывается во многих монографиях и учебниках. Во всем мире она называется реакцией Белоусова— Жаботинского. На примере этой реакции иллюстрируются положения термодинамики необратимых процессов. Исследования в области колебательных реакций развиваются весьма интенсивно. [c.5]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология