Метод термодинамики необратимых процессов

Лыков А. В., Применение методов термодинамики необратимых процессов [c.542]

Методы термодинамики необратимых процессов [c.414]

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]

Методы термодинамики необратимых процессов позволяют вывести уравнение (XIХ.4) без анализа механизма процесса. [c.417]

Классическая термодинамика изучает свойства только равновесных систем. Стационарные системы описываются методами термодинамики необратимых процессов. [c.11]

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]

Следует заметить серьезные осложнения, которые возникают при применении термодинамики к биохимическим процессам. Это связано с тем, что, как правило, термодинамика имеет дело с закрытыми системами, находящимися в равновесии, а живые организмы относятся к открытым системам, в которых равновесие обычно отсутствует. Они находятся в так называемом стационарном состоянии, когда концентрация частиц поддерживается постоянной за счет непрерывного притока и оттока веществ из системы любая клетка в равновесном состоянии — это уже мертвая клетка. Для рассмотрения открытых систем требуются методы термодинамики необратимых процессов, обсуждение которых выходит за рамки данного учебника. Однако следует особо подчеркнуть, что в пределах термодинамики обратимых процессов возможно решение многих важных частных теоретических и прикладных задач биохимии. [c.51]

Покажем, что уравнение (XIV.3) может быть найдено методами термодинамики необратимых процессов без анализа механизма явления. [c.295]

Подготовлен материал для будущих монографий и статей, докладов на международных конференциях, написаны кандидатские диссертации опубликована монография "Методы термодинамики необратимых процессов и нелинейной динамики". [c.26]

Совершенно иной, чрезвычайно плодотворный метод моделирования рабочих процессов поршневых машин разработан в 1970— 1975 гг. Ю. Н. Масловым и И. И. Любимовым в Саратовском политехническом институте. Он основан на выявлении связи между потоком энтропии и изменением объема рабочего тела. При этом используется второй закон термодинамики в форме Гюи. Задача сводится к нахождению экстремума функционала, выражающего баланс энтропии внутри и на границе рабочего тела методами термодинамики необратимых процессов. В результате найден эффективный путь вычисления внешних потерь (теплопередачи) в двигателе внутреннего сгорания и моделирования его индикаторной диаграммы. Подробности см. в [44, 451. [c.80]

Анализ взаимосвязанных процессов переноса в наиболее общем виде осуществляется методами термодинамики необратимых процессов, в основе которой лежат следующие постулаты [2, 3]. [c.236]

В частности, если д = г (у ) , то х = Г1у . В общем случае вид диссипативной функции д =Ду ) неизвестен и должен быть установлен неэмпирическим путем, например методами термодинамики необратимых процессов или из молекулярно-кинетической картины процесса деформации. По найденной таким путем функции я =Лу ) можно с помощью формулы (3.10.16) априори установить реологический закон исследуемого материала. [c.673]

Шилов В. Н., Жарких Н. И., Борковская Ю. Б. Теория неравновесных электро-поверхностных явлений в концентрированных дисперсных системах. 1. Применение метода термодинамики необратимых процессов к ячеечной модели концентрированных дисперсий.— Коллоид, журн., 1981, 43, №3, с. 540—545. [c.108]

Общие закономерности и фундаментальные соотношения молекулярной диффузии изучаются методами термодинамики необратимых процессов [16]. [c.49]

Широкое проникновение представлений и методов фундаментальных естественных наук в науку о процессах и аппаратах химической технологии неизбежно привело к выделению специального ее раздела, который, по нашему мнению, уместно назвать физико-химической механикой основных процессов химической технологии. Этот раздел науки изучает общие закономерности протекания процессов переноса в химико-технологических аппаратах, основываясь на результатах и методах указанных фундаментальных естественнонаучных дисциплин. Физико-химическая механика основных процессов химической технологии, с одной стороны,— часть науки о процессах и аппаратах, а с другой стороны, ее результаты — вклад в развитие таких разделов науки, как гидромеханика, статистическая физика, термодинамика необратимых процессов и др. Так, при описании процессов переноса в конкретной многофазной среде, имеющейся в исследуемом аппарате, приходится решать задачу замыкания уравнений переноса. Решение этой задачи методами термодинамики необратимых процессов является не только необходимым этапом построения теории конкретного процесса химической технологии, но также и может быть определенным вкладом, в развитие термодинамики необратимых процессов. Или, например, исследование процессов переноса в псевдоожиженном слое приводит к постановке задач, которые являются общими как для науки о процессах и аппаратах химической технологии, так и для гидромеханики как фундаментальной науки. Таким образом, физико-химическая механика основных процессов химической технологии находится на стыке указанных фундаментальных естественно-научных ди- [c.5]

Уравнение (5.9.18) представляет собой классическую формулу Вант-Гоффа для осмотического давления. Здесь она найдена исключительно с помощью метода термодинамики необратимых процессов. Таким образом, измерение осмотического давления дает возможность установить плотность числа молей растворенного вещества в двойном растворе, если последний достаточно разбавлен. Поскольку [c.325]

Более строго данный вопрос рассмотрел Барановский [7, 8]. Он использовал методы термодинамики необратимых процессов. Из его работ следует уравнение [c.73]

В настоящее время сделаны лишь первые шаги в области развития термодинамики необратимых процессов для изучения реакций в силикатных системах. В будущем методы термодинамики необратимых процессов должны быть доведены до практических результатов и занять достаточное место в энергетическом анализе химических процессов силикатной технологии. [c.233]

Если внешние условия изменились и равновесие нарушено, то оно не может восстановиться мгновенно — для этого требуется конечное время, называемое временем релаксации (более четкое, количественное, определение времени релаксации будет дано ниже). В неравновесном состоянии значения внутренних переменных зависят не только от внешних условий, но и от того, как состояние изменялось в недавнем прошлом. Значит, эти параметры надо рассматривать как дополнительные термодинамические переменные. В термодинамике необратимых процессов постулируется, что для полной характеристики любого мгновенного состояния достаточно ограниченного числа таких переменных. Этот постулат может считаться обоснованным, если мгновенные (с точки зрения интересующего нас экспериментального масштаба времени) состояния остаются неизменными достаточно долго, чтобы успело установиться равновесие всех быстрых молекулярных процессов (более быстрых, чем рассматриваемые в явном виде в нашей теории). Мы оставляем открытым вопрос, в какой мере такое предположение применимо ко всем перечисленным выше типам внутренних процессов выяснение этого вопроса — задача кинетической теории. Несомненно, что оно справедливо для некоторых типов процессов, например для не слишком быстрых химических реакций. По всей вероятности, методы термодинамики необратимых процессов можно без опасений применять для описания процессов, времена релаксации которых велики по сравнению со средним временем менаду столкновениями молекул в газе (10" сек) или периодом колебаний молекул или звеньев полимерных цепей в конденсированной фазе (10 сек). [c.130]

В теории сушки широко применяются не только методы молекулярной физики, успешно развиваемые у нас в Советском Союзе А. С. Предводителевым, но и методы термодинамики необратимых процессов, созданные в результате работ нидерландско-бельгийской школы (Онзагер, Пригожин, де-Гроот). Таким образом, теоретические исследования в области сушки влажных материалов служат основанием для дальнейшего развития общей теории переноса тепла и массы вещества. [c.12]

Такое комплексное рассмотрение молекулярного переноса производится методами термодинамики необратимых процессов. Система линейных уравнений молекулярного переноса может быть написана так [см. формулу (1-68] [c.41]

Процессы газового разряда относятся к числу термодинамически необратимых. В настоящее время довольно хорошо разработан метод термодинамики необратимых процессов [6], который базируется на принципе локального равновесия. Термодинамика необратимых процессов занимается нахождением феноменологических соотношений между величинами, характеризующими всякого рода взаимодействия, т. е. занимается переносными процессами во взаимодействующих системах. [c.16]

Форма градиентных законов переноса может быть получена также методами термодинамики необратимых процессов [2, 5—7]. При рассмотрении процессов переноса методами термодинамики необратимых процессов предполагается, что состоя- [c.14]

При химико-технологических исследованиях методы термодинамики необратимых процессов широко применяются в настоящее время главным образом при расчетах процессов переноса (массы или энергии), т. е. процессов теплообмена, массообмена, электро- и теплопроводности, диффузии и др. Термодинамика необратимых процессов получила использование при исследовании вопросов устойчивости систем, явлений флуктуаций, мембранных переходов, в частности, в биологических системах и др. [c.738]

Процесс тепло- и массообмена из-за возникающей новой (газовой) фазы включает в себя большое количество взаимосвязанных явлений. Плодотворное изучение этого процесса возможно лишь при рассмотрении его как одного целого, как совокупности взаимосвязанных явлений. Поиски количественных закономерностей по принципу аддитивности или по аналогии могут дать ошибочный результат. Большая часть статьи посвящена внутреннему тепло- и массообмену в капиллярно-пористых телах. Рассмотренные экспериментальные закономерности обнаруживают отчетливое взаимное влияние переноса тепла и массы. Поэтому для количественного описания явлений необходим метод, позволяющий рассматривать эти процессы во взаимосвязи. Одним из таких методов считается метод термодинамики необратимых процессов. [c.4]

Рассмотренные выше экспериментальные закономерности убедительно доказывают взаимное влияние переноса тепла и массы. Эта взаимосвязь для капиллярно-пористых тел распространяется на тепло- и массообмен поверхности тела с окружающей средой и теплообмен внутри капиллярно-пористого тела. Поэтому для описания количественных соотношений необходим такой метод анализа, который позволяет рассматривать процесс переноса тепла и массы в их взаимосвязи. Одним из таких методов является метод термодинамики необратимых процессов [25]. [c.139]

Прежде чем рассматривать другие явления, связанные с передвижением почвенной влаги, следует упомянуть о том, что при изучении этого передвижения можно применить подход, основанный на теории и методах термодинамики необратимых процессов. Хотя в настоящее время такой подход пе используется сколько-нибудь широко в физике почв, он может оказаться удобным при описании явлений совместного переноса, подобных тем, которые мы только что рассмотрели, т. е. в случаях, когда градиент влажности вызывает перемещение не только влаги, но и тепла, а температурный градиент в свою очередь обусловливает не только поток тепла, но и поток влаги. Этот подход использовался в последнее время для описания потоков тепла и влаги в почвах [129, 756, 761], и его можно распространить на потоки растворенных в воде веществ и другие поддающиеся описанию потоки. [c.128]

В основе метода термодинамики необратимых процессов лежат два принципа линейный закон и соотношение взаимности Онзагера. Согласно линейному закону скорость V приближения системы к состоянию равновесия пропорциональна термодинамической движущей силе X, которая может быть выражена через градиент потенциала (удельный поток электричества пропорционален градиенту потенциала или напряженности поля, диффузионный поток пропорционален градиенту концентрации и т. д.). Линейный закон является обобщением эмпирических закономерностей, установленных для системы, состояние которой приближается к состоянию равновесия. Следовательно, линейный закон является экспериментальным законом и не имеет строгой теоретической основы. Однако, необходимо [c.9]

Перенос массы вещества рассматривается на основе соотношений молекулярно- кинетической теории для бинарной смеси применительно к влажному воздуху. При этом используются решения, полученные для случая пористого охлаждения пластины. Необходимо отметить, что последние (решения не применимы для процесса тепло- и массо-переноса при испарении жидкости со свободной поверхности и из капиллярно-пористых тел. К сожалению, для решения этой проблемы не используются методы термодинамики необратимых процессов, которые дают наиболее пол1ное и строгое описание комплексного процесса тепло-и массообмена. [c.5]

Сл5 ай тонких пор, где может происходить перекрытие диффузных адсорбционных слоев нейтральных молекул (рис. Х.4), требует отдельного рассмотрения. При этом ни в одной части поры шириной к концентрация раствора С (х) не равна концентрации объемного раствора Со, которая показана штриховой линией 1. При положительной адсорбции растворенного вещества концентрация С (х) во всех точках порового объема выше Со (кривая 2), а при отрицательной адсорбции — ниже Со (кривая 3). Задача расчета капиллярноосмотического течения в тонких порах может быть решена, как и в работах [6, 71, методами термодинамики необратимых процессов. [c.296]

В термодинамике необратимых процессов уравнения, связывающие /)( и т, зависят от исходной модели ионной жидкости. Они являются точными лишь для моделей, не содержащих квазирешетки [59]. Методы термодинамики необратимых процессов часто оказываются бесплодными при рас-смотоении структурных представлений. [c.24]

Методами термодинамики необратимых процессов (в онзагеровском приближении) получено аналитическое решение системы уравнений, описывающей массоотдачу п-ком-понентной смеси при ламинарном движении жидкости вдоль плоской поверхности. Рассмотрен также перенос молекул растворенных веществ внутри пористого тела по системе пор. [c.268]

Рассматривая электрокинетические эффекты в микрокапиллярах, Дрезнер [71] на основе метода термодинамики необратимых процессов и уравнения Навье — Стокса для барицентрической скорости выразил потенциал течения через скорость диффузионного потока, измеряемую относительно центра массы. В этом отношении его метод подобен рассмотренному выше. Однако при определении потенциала течения Дрезнер предположил, что внутри микрокапилляра наблюдается постоянное аксиальное поле и что коионы в капилляре отсутствуют. С помош ью симметричных соотношений взаимности, отнесенных к капилляру в целом, Дрезнер получил другие электрокинетические коэффициенты. Таким образом, он использовал то обстоятельство, что в стационарном состоянии функция рассеяния для капилляра (мембраны) может быть записана через изменения величин, относящихся к внешним растворам (см. раздел II, а также работу [58], гл. XV). [c.500]

Методом полной аналогии и методом термодинамики необратимых процессов был установлен физический смысл кинетических коэффициентов уравнений диффузионного потока [19]. Так, коэффициент представляет собой плотность потока массы при единичной движущей силе в изотермических условиях, т. е. является коэффициентом массопроводности. Комплексная величина характеризует скорость изменения поля химического потенциала и может быть названа коэффициентом проводимости химического потенциала. Она учитывает диффузионные свойства системы с двух сторон — массопроводные свойства, дс /д 1 — инерционные свойства). [c.92]

Анализ вязкоупругостп методами термодинамики необратимых процессов [51,52] показывает, что в адиабатических условиях спектр релаксации лежит ири несколько меньших значениях времени, чем в изотермических условиях. [c.125]

В условиях равновесного и квазистатического процессов бесконечно малого изменения потенциала дйстаточно для изменения направления процесса. Поэтому и равновесные, и квазистатические процессы всегда являются обратимыми. Исследование нестатических (необратимых) процессов производится методами термодинамики необратимых процессов, рассмотрению которой мы посвятим отдельную главу. [c.23]

Пример приложения метода термодинамики необратимых процессов для экспериментального и аналитического исс 1едо-вания кинетики обжига глии, заимствованный из работ А. В. Ралко [109], приводится в главе VI. [c.46]

Процесс релаксации можно описывать методами термодинамики необратимых процессов [1]. Этот подход к решению поставленной выше задачи развивался в основном в применении к проблеме дисперсии и поглощения звука [2, гл. 7 3], но его можно использовать и для других явлений. Ряд авторов, начиная с Эйнштейна, разрабатьшали термодинамическую теорию для различных конкретных релаксационных процессов, а в дальнейшем Мандельштам и Леонтович и позднее Майкснер сформулировали общий подход к проблеме. [c.129]

При йх11с1Т = 0 это соотношение совпадает с соотношением де Гроота, выведенным методами термодинамики необратимых процессов. [c.201]

Рассмотрим наиболее общий случай пусть в системе, которую можно представить схемой (2), существует неравновесное распределение как по электролиту, так и по всем нейтральным компонентам,число которых г произвольно. Пусть в переносе через мембрану также принимают участие и катионы и анионы. Методом термодинамики необратимых процессов для таких систем можно получить следуицее выражение для диффузионного потенциала [c.108]

На основании статистического подхода к описанию ионитов показано, что выражение для потенциала мембранного электрода мошт быть получено методом термодинамики необратимых процессов или квазитермостатического рассмотрения. Конкретизируются представления о механизме переноса заряда ионами в мембране в связи со специфичностью ионообменных электродов. Библиогр.-22 назв. [c.326]

Обеспечивается более тнирокий физический подход при использовании лагранжева анализа термодинамики необратимых процессов. Действительно, вариационный подход к проблемам теплообмена был предложен автором как вариант методов термодинамики необратимых процессов более общего характера, а не как какой-ли бо математический формализм. В А.З в качестве иллюстрации термодинамики в форме Лагранжа рассматривается явление термоупругости. Кратко описываются случаи вязкоупругости и гидродинамики вязких жидкостей. [c.189]