Внутренняя и параметры состояния

Внутренняя энергия системы, будучи функцией состояния, является функцией независимых переменных (параметров состояния) системы. [c.39]

Внутренняя энергия системы. Закон сохранения энергии. Любая система состоит из материальных частиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. Движение и материя взаимосвязаны. Нет материи без движения и движения без материи. Количественной характеристикой движения является их энергия. В соответствии с формой движения частиц в системе различают поступательную и вращательную энергию молекул, колебательную энергию атомов и групп атомов в молекуле, энергию движения электронов (энергия оптических уровней), внутриядерную и другие виды энергии. Совокупность всех видов энергии частиц в системе называется внутренней энергией системы. Внутренняя энергия является частью полной энергии системы. В величину полной энергии входят внутренняя, кинетическая и потенциальная энергии системы в целом. Внутренняя энергия системы зависит от природы вещества, его массы и от параметров состояния системы. С увеличением массы системы пропорционально ей возрастает и внутренняя энергия, так как она является экстенсивным свойством системы. [c.185]

Состояние термодинамического равновесия всякого макроскопического тела характеризуется наличием определенного функционального соответствия между значениями внешних и внутренних параметров состояния. Уравнение, выражающее такую связь между параметрами состояния макротела, называется уравнением состояния. Уравнения состояния однородных тел постоянного состава, находящихся в условиях, когда воздействие на них внешних силовых полей пренебрежимо мало, имеют вид [c.14]

Термодинамические параметры состояния системы. Состояние системы может быть определено совокупностью ее свойств. Все величины, характеризующие какое-либо макроскопическое свойство рассматриваемой системы, называются термодинамическими параметрами. Различают внешние и внутренние параметры. Внешние параметры — макроскопические величины, которые определяются взаимоотношением внешних тел по отношению к данной системе. Внутренние параметры определяются взаимодействием и состоянием частей, составляющих данную систему. [c.7]

Определение внутренних параметров состояния системы, т,е. значений энтальпий и концентраций раствора в характерных точках цикла / -i-/e и Хл, Хг, Хфл и Xs,. [c.174]

По отношению к процессу входные и управляющие параметры можно считать внешними, что подчеркивает независимость их значений от режима процесса. Напротив, выходные параметры или параметры состояния в данном случае определяются как внутренние, на которые непосредственно влияет режим процесса. Возмущающие параметры при этом могут относиться и к внешним, и к внутренним. Например, неконтролируемые примеси в исходном сырье мол<но рассматривать как внешние возмущающие воздействия, а изменение активности катализатора с течением времени — как внутреннее возмущение. [c.24]

Условия (I.II) показывают, что для сложных термодинамических систем удобно рассматривать термодинамические функции для следующих аргументов — параметров состояния внутренняя энергия U = U (S,v, /я,-) = I/ (S, о, Я.) [c.22]

Любая из величин, служащих для характеристики состояния печной системы, является параметром состояния (температура, давление, объем, плотность, внутренняя энергия, энтропия, концентрация веществ и т. д.). Параметры элементов печной системы по своему значению в теории и практике печей подразделяются на исходные, процессные и управляющие. Процессные параметры системы являются необходимыми для протекания печных процессов, обеспечивающих получение целевых продуктов требуемого количества и качества. Эти параметры создаются при регулируемом изменении управляющих параметров, к которым относятся температура, давление, время и скорость движения. [c.11]

Если внутренним параметром в . является сопряженная внешнему параметру а,- обобщенная сила А,-, т. е. = А,-, то получается система термических уравнений состояния [c.26]

Пример 7.2. Произвести проверочный расчет теплообменника с горизонтальным пучком труб и опреде.тить допустимую величину термического сопротивления загрязнений поверхности теплообмена Данные об аппарате диаметр корпуса 0,65 м диаметр трубного пучка О,.38 м длина трубного пучка 3,5 м диаметр наружный труб в пучке 0,025 м диаметр внутренний труб в пучке 0,021 м шаг между осями труб в пучке (сторона квадрата) 0,0314 м число труб в аппарате 81 разбивка труб в трубной решетке — по вершинам квадрата угол установки труб к вертикали 90° площадь поверхности теплообмена 22,3 м2 материал труб — углеродистая сталь тепловая нагрузка аппарата 470 кВт. Параметры состояния температура кипящей среды 477 К давление кипящей среды [c.254]

Таблица VI- . Параметры состояния исходных технологических потоков для синтезируемой внутренней тепловой подсистемы

Кратко рассмотрим применение графо-аналитического метода синтеза оптимальных ТС к разработке оптимальной технологической схемы ТС перед отбензинивающей колонной на НПЗ. Параметры состояния потоков для синтезируемой ТС приведены в табл. / 1-2 (X —поток охлаждающей воды). Диаграмма энтальпии для обсуждаемого примера показана на рис. У1-6. Там же изображена оптимальная технологическая схема внутренней тепловой подсистемы, полученной с помощью графо-аналитического метода синтеза ТС. Чтобы избежать излишней сложности в структуре системы, при разбиении блоков были сделаны значительные упрощения. В частности, 5м-4 и 8м-5 рассматриваются как один поток (см. рис. У1-6). [c.246]

Термодинамические свойства системы взаимосвязаны между собой если будет изменяться какое-либо одно из термодинамических свойств, то одновременно будут изменяться и другие свойства системы. Для полного описания состояния системы достаточно бывает знать некоторое наименьшее число термодинамических свойств, которые можно рассматривать как внутренние параметры системы (параметры состояния системы). Обычно в качестве параметров состояния системы выбирают такие ее свойства, которые наиболее легко определяются экспериментальным путем, например давление (Р), объем V, температура (Т) и концентрации (с ) компонентов. Если состояние системы полностью описывается с помощью термодинамических параметров, то такую систему называют термодинамической. Параметры состояния системы связаны между собой соотношением, которое называется уравнением состояния. Если система состоит из одного вещества и в качестве параметров выбраны Р, V и Т, то уравнение состояния в общем виде можно записать [c.183]

Величина не является переменной состояния. Ее равновесное значение полностью определено двумя переменными состояния системы (например, Т и У). Речь идет скорее о внутреннем параметре (ср. 16), который лишь при отклонении от состояния равновесия получает самостоятельное значение. Поэтому в формализме раздела Б можно допустить внутри каждой (закрытой) фазы наличие химических реакций, так как они в явном виде вообще не входят в рассмотрение. Естественно, что таким образом нельзя получить никаких сведений о химическом равновесии. [c.66]

В соответствии с положением а. внутренние параметры являются, таким образом, независимыми переменными только вне равновесия. Это просто соответствует факту, уже упомянутому в 2, что число величин, полностью описывающих состояние в равновесии, меньше, чем в каждом неравновесном состоянии. Согласно б., набор переменных фундаментального уравнения (15.7) может сохраняться также и для этого случая, если введены дополнительные условия. Но так как энтропию определяют как функцию состояния, т. е. в предположении внутреннего равновесия, то остается ответить еще на вопрос, можно ли определить энтропию для упомянутого отклонения от равновесия. [c.74]

Приведенные рассуждения легко можно распространить на другие внутренние параметры. Они основаны на том, что, с одной стороны, о равновесии можно говорить, только учитывая конкретный процесс, с другой стороны, введение торможения повышает число переменных состояния. [c.75]

Введение внутренних параметров не ограничивается гомогенными фазами. Легко увидеть, что понятие числа пробегов реакции можно обобщить также на гетерогенные реакции. В других случаях можно также ввести для гетерогенной системы один или несколько внутренних параметров, если вариации переменных состояния ограничены дополнительными условиями. В 17 будет пояснено это на простом примере. [c.76]

Величина I для всей системы в целом является внутренним параметром в смысле определения 16. На этом простом примере можно легко увидеть, как ее можно свести к переменным состояния 15. Выберем в качестве переменных числа молей гг,- и п]. Так как система закрытая, то справедливо условие, что при всех возможных изменениях сумма п,- п,- должна оставаться постоянной. Поэтому случай а. представляется теперь следующим образом [c.80]

Различают неравновесные и равновесные процессы. Неравновесные процессы протекают в системе, в которой начальное состояние неравновесно, т. е. температура, давление и другие интенсивные параметры в различных ее частях неодинаковы. В результате происходящего процесса система стремится к равновесному состоянию. Равновесные процессы осуществляются при изменении внешних условий, определяющих состояние системы. При изменении внешних условий меняются и ее внутренние параметры. При этом состояние системы должно очень быстро приходить в соответствие с новыми внешними условиями. Поэтому в каждый момент времени существует равновесие внутри системы и между системой и окружающей средой. Если прекратить изменение внешних параметров, то мгновенно прекратится и равновесный процесс в системе. Для протекания равновесных процессов и осуществления равновесия в системе условия должны быть одинаковыми. Строго говоря, равновесные (и обратимые) процессы должны протекать с бесконечно малой скоростью. Равновесные и обратимые процессы неосуществимы на прак-1 ике, [c.108]

Щ не существует никаких дополнительных условий. Важнейшим случаем, в котором это предположение не выполняется, является химическая реакция, для которой изменение числа молей определяется стехиометриче-скими соотношениями, следующими из уравнения реакции. Формально аналогичные соотношения могут появляться также между другими переменными состояния. Во всех случаях такого рода можно, как показано в 16 и 17, предложить два пути. Первый путь заключается в том, что вводят соответствующий внутренний параметр. Экстенсивный параметр, связанный через дополнительные условия, не появляется больше в дополнительных условиях, и возникает экстремальная задача, при которой изменение внутреннего параметра ограничено лишь оставшимися дополнительными условиями (например, в случае химической реакции постоянство температуры, давления и числа молей компонентов, которые не принимают участия в реакции). Другой метод состоит в том, что не уменьшают числа переменных (следовательно, в случае химической реакции числа молей всех участников реакции в фундаментальном уравнении сохраняются), однако для экстремальной задачи вводят новые побочные условия, следующие из дополнительных соотношений. Приведенный выше вывод таким обобщением не нарушается. Но так как общая формулировка для таких случаев нецелесообразна, оставим обсуждение химических реакций до 33 и 36. [c.117]

Приведенные рассуждения можно легко распространить на гетерогенные системы. Следует заметить, что I является внутренним параметром в смысле 16 и не является термодинамической переменной состояния. [c.177]

Опыт показывает, что для многих веществ внутреннее равновесие для определенных процессов при низких температурах не устанавливается. Внутреннее состояние, т. е. определенное значение данного внутреннего параметра, которое соответствует внутреннему равновесию при более высокой температуре, сохраняется при низких температурах, или, как обычно говорят, внутреннее состояние заморожено. Важнейшим примером замороженных фаз являются определенные молекулярные кристаллы при очень низких температурах (например, СО, N0, N26, Н2О), а также неорганические и органические стекла. Предпо- [c.181]

Поскольку внутренняя энергия системы есть функция ее состояния, то, как уже было сказано, прирост Рис. I. 1. Схема кругопаго внутренней энергии при (циклического) процесса. бесконечно малых изменениях параметров состояний системы есть полный дифференциал функции состояния. Разбивая интеграл в уравнении (I, 2) на два интеграла по участкам пути от состояния [c.32]

В предыдущих рассуждениях был использован второй закон термодинамики (за некоторыми исключениями, например, в 37) только в виде высказывания, что термодинамические потенциалы в состоянии равновесия принимают стационарное значение. Дальнейшее высказывание, что это стационарное значение является минимумом, составляет, как уже было кратко отмечено в 18 и 23, содержание условий стабильности. Задача данной главы полностью аналогична той, которая обсуждалась в гл. IV и V для условий равновесия. Теперь речь идет о том, чтобы из общей формулировки условий стабильности в 18 и 23 при помощи фундаментального уравнения вывести в явном виде следствия. Этим ограничивается задача. Формально нужно теперь исследовать вариации термодинамических потенциалов более высокого порядка. В рамках термодинамики для четкой трактовки рассматривают, как и в случае условий равновесия, только такие возможные возмущения, которые можно выразить через величины состояния. Это ограничение допускает для гомогенной системы при условиях равновесия лишь обсуждение равновесий, которые можно представить через внутренние параметры. Для условий стабильности гомогенной системы даже при исключении внутреннего равновесия постановка вопроса оказывается не тривиальной. Фактически, как будет видно, остальные проблемы стабильности, если отвлечься от химического равновесия, можно свести к проблеме стабильности гомогенной фазы. Вопрос стабильности химического равновесия является сравнительно простым, и позднее можно будет удовлетвориться некого- [c.198]

Внутренняя энергия — это свойство тела (системы), т. е. наряду с температурой, давлением, объемом, массой и другими параметрами состояния, может быть использована для характеристики состояния тела (системы). Внутренняя энергия — свойство экстенсивное, т. е. ее значение зависит от количества вещества в системе. Тогда, когда система состоит из множества частей, ее внутренняя энергия равна сумме внутренних энергий составляющих частей [c.48]

Важной технической задачей является определение количества теила Q, которым система во время протекания процесса обменивается с окружающей средой. Поскольку тепловой эффект зависит от пути, по которому протекает процесс, желательно связать тепловой эффект процесса с параметрами состояния, например внутренней энергией иля энтальпией [c.110]

Согласно классической теории ФП [14, 15] причиной возникновения того или иного упорядочения является изменение соотношения между вкладами внутренней энергии Е и энтропии 5 в свободную энергию Р=Е-Т8. Основным принципом статистической физики, вытекающим нз второго закона термодинамики, является минимальность таких термодинамических потенциалов, как свободная энергия, в состоянии равновесия. Поэтому в равновесии Р минимально относительно всех внутренних параметров системы, в частности относительно степени упорядоченности. Энтропия характеризует величину беспорядка, хаотичности в системе, и при переходе от неупорядоченной структуры к упорядоченной она уменьшается. В то же время энергия составляющих систему частиц минимальна при их упорядоченном, а не хаотическом расположении. Таким образом, в свободной энергии вклад слагаемого с внутренней энергией описывает тенденцию к упорядоченности, а энтропийного слагаемого -к неупорядоченности, и выбор системой равновесного состояния с минимальным / определяется конкуренцией между вкладами. С понижением температуры степень хаотичности и энтропия уменьшаются, вклад энтропийного слагаемого стремится к нулю, и свободная энергия определяется внутренне энергией Е. Поэтому при низких температурах все равновесные системы должны быть так или иначе упорядочены. Таким образом, необходимость тех или иных ФП упорядочения при понижении температуры следует нз общих законов термодинамики. Современной теории ФП предшествовала теория Л.Д Ландау. Основные положения теории Ландау [13] [c.22]

Как было показано в разделе 3.4, в процессе фазообразования в нефтяных системах можно выделить три основных этапа. Исходной нефтяной системой является молекулярный раствор, который при определенных условиях превращается в нефтяную дисперсную систему. Определена также последовательность формирования надмолекулярных структур дисперсной фазы и обозначена иерархия возникающих элементов структуры дисперсной фазы нефтяных дисперсных систем с их характерными отличительными особенностями. Несмотря на некоторую упрощенность излагаемой модели, подобное представление позволяет четко проследить переходные состояния нефтяной системы, в которых воздействия на систему будут наиболее эффективными, то есть система будет наиболее восприимчива к этим воздействиям. Такие переходные состояния нефтяных систем предлагается называть кризисными. Кризисные состояния связаны с перестройкой и изменением качества молекулярной и коллоидно-химической структуры системы и более точно характеризуют совокупности элементов дисперсной фазы и дисперсионной среды нефтяной системы, участвующих в данном технологическом процессе. Для любых нефтяных систем характерен интервал определенных внутренних параметров, взаимосвязанных с внешними условиями, в котором система находится в кризисном состоянии. [c.170]

Внутренняя энергия зависит только от параметров состояния, поэтому ее изменение в процессе, протекающем через любые промежуточные состояния, полностью определено исходным и конечным состояниями. Следовательно, внутренняя энергия есть функция [c.24]

Параметрами состояния называются физические величины, характеризующие макроскопические свойства среды,— плотность, давление, температуру, объем. Они, как правило, связаны уравнением состояния (например, для идеального газа, это уравнение (1.21)), потому для определения макроскопического состояния достаточно задавать не все параметры состояния, а лишь некоторые из них. Функциями состояния называются такие физические характеристики, изменение которых нри переходе системы из одного состояния в другое зависит лишь от параметров состояния (начального и конечного), а не от пути перехода (т. е. особенностей кинетики процесса). Функции состояния, посредством котбрых (или их производных) могут быть в явном виде выражены термодинамические свойства системы, называются характеристическими. Важнейшими из них являются внутренняя энергия и, энтальпия Н, энтропия 8, равновесная свободная энергия (или потенциал) Гиббса О, равновесная свободная энергия (или потенциал) Гельмгольца Р. Если же значение функции за- [c.22]

Параметры бывают внутренними и внешними. Внешние параметры характеризуют внешнее состояние тел. Примером является объем. Внутренние параметры (например, температура) характеризуют состояние внутри термодинамической системы. Совокупность термодинамических параметров определяет состояние системы. [c.14]

При неизменных внешних условиях в системе может возникнуть стационарное состояние. Характерной особенностью такого состояния является неизменность во времени внутренних параметров системы и как следствие отсутствие (равенство нулю) потоков этих термодинамических параметров, значение которых определяется протеканием только внутренних необратимых процессов, возбуждаемых внутренними термодинамическими силами. [c.338]

Важная термодинамическая функция — энтальпия (Н). Как и внутренняя энергия, она является параметром состояния системы, т. е. ее изменение полностью определяется начальным и конечным состояниями системы и не зависит от пути процесса. [c.226]

Давление — также важнейший параметр состояния. Оно зависит лишь от внутренних свойств изучаемой системы, характеризует взаимодействие системы с внешней средой и определяется отношением силы, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности, к площади этой поверхности. Единица давления-паскаль (Па). Давление газа с молекулярно-кинетических позиций определяется натиском молекул на стенки заключающего этот газ сосуда и, следовательно, зависит от кинетической энергии их теплового движения. [c.8]

Рис. 33. Зависимость внутренней энергии от характеристических параметров состояния (5 и V)

Произведя отбор переменных аналогично тому, как это было сделано в отношении внутренней энергии, а также принимая во внимание ( .12), приходим к заключению, что энтальпия является характеристической функцией параметров состояния — энтропии и давления. Запишем выражение для полного дифференциала энтальпии при этих параметрах [c.134]

Как известно, составленная таким образом функция Ф имеет безусловный минимум, когда внутренняя энергия системы достигает условного минимума. Следовательно, частные производные функции Ф по параметрам состояния системы, указанным в (IX.17), для состояния равновесия равны нулю. [c.203]

Так как внешняя (обобщенная) сила при этом лишь бесконечно мало отличается от противоположного ей соответствующего внутреннего параметра состояния системы (например, внешнее давление и давление внутри системы, или внешняя разность электрических потенциалов и ЭДС гальванического элемента и т. д.), то фактически двил ущая сила процесса, равная разности этих двух величин, бесконечно мала. Но бесконечно малая движущая сила может вызвать лишь процесс, протекающий с бесконечно малой скоростью. Следовательно, эти процессы бесконечно медленны. Другими словами, система, в которой протекает процесс, сопровоясдающийся максимальной работой, в каждый данный момент лишь бесконечно мало отличается от равновесного состояния. [c.21]

В общем случае анизотропного упрочнения, позволяющего описать эффект Баушингера и реальнь е циклические свойства материалов, наблюдаемые в эксперименте, в качестве внутреннего параметра состояния вводится в уравнение поверхности текучести (3.46) симметричный тензор микронапряжений р/к- Эти напряжения обусловлены структурными изменениями в материале вследствие пластического деформирования и опреде- [c.102]

В этом уравнении 17, названная Клаузиусом внутренней энергией, выступает как мера материального движешта во всех его превращениях из одной формы в другую, в пределах термодинамики внутренняя энергия выступает как общая мера работы и теплоты. Внутренней энергией мы называем энергию, заключенную в системе. При этом обычно не учитывается кинетическая энергия системы в целом и потенциальная энергия системы во внешнем поле. При микроскопическом рассмотрении это означает, что внутренняя энергия равна сумме кинетической энергии отдельных молекул и энергии вза одействия между ними. Другими словами, внутренняя энергия системы является функцией лишь внутренних параметров состояния (температуры, массы отдельных элементов системы и т. д.) и является экстенсивной величиной (17 = X] 17 , где 17 — внутренняя энергия г-й области системы). [c.12]

Параметры состояния макротел, зависящие только от их внутренней природы, называются внутренними параметрами состояния, а зависящие от внешних факторов,— внеилними параметрами состояния. Примерами внутренних параметров состояния макротел являются их давление Р, температура Т, химические потенциалы рц] примерами внешних параметров состояния являются объем макротел V и напряженности внешних силовых полей. [c.14]

Согласно положениям термодинамики [13], состояние выражает зависимость равновесных внутренних параметров вь от внешних параметров а,-и температуры Т в = f а , U2, , а , т), еспив) =U, где и = U ai,a2,..., а ,Т) - вйутренняя энергия. [c.26]

В химической термодинамике одну из важнейших величин представляет внутренняя энергия и рассматриваемой системы. Эта величина является параметром состояния. Термодинамически она строго определяется на основе первого закона (см. 68). Физически же этим термином обозначается величина, которая характеризует общий запас энергии системы, включая сюда энергию по ступательного и вращательного движения молекул, энергию внутримолекулярного колебательного движения атомов и атомных групп, составляющих молекулы, энергию вращения электронов в атомах, энергию, заключающуюся в ядрах атомов, и другие виды энергии, но без учета кинетической энергии тела в целом и его потенциальной энергии положения. В настоящее время еще не имеется возможности определить абсолютную величину внутренней энергии какой-нибудь системы, но большей частью можно измерить изменениё энергии Л(7, происходящее в том или ином процессе, что оказывается уже достаточным для успешного применения этого понятия в термодинамике. Величина А11 считается положительной, когда в рассматриваемом процессе внутренняя энергия системы возрастает. [c.181]

Ключевым понятием синергетики является представление о порядке и беспорядке в структуре материи. Речь идет об изучении и описании переходов в веществах от уЧюрядоченных состояний к неупорядоченным и обратно. В качестве примеров можно привести переходы в физических системах из парамагнитного состояния в ферромагнитное или из жидкого состояния в твердое кристаллическое. Общие свойства различных систем, связанные с упорядоченностью или разупорядоченностью струк- гурных образований, выражаются корреляцией между ними. Описание систем при изучении подобных явлений производится некоторыми внутренними параметрами системы, выраженными корреляционными функциями, определяющими степень внутренней упорядоченности системы. Корреляционные функции могуг принимать различные значения от минимальных до максимальных. Наряду с этим, очевидно, можно рассматривать некоторые промежуточные состояния между порядком и беспорядком в системе, связанные с корреляцией пространственно-временных флуктуаций положения структурных образований в системе. Изучение пространственно-временных корреляций дает наиболее полную информацию о системе. [c.173]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология