Максвелла термодинамические процесс

Уравнения Кельвина и Максвелла описывают существенно различные типы поведения. Так, для механической деформации уравнение (П. 28) описывает механически обратимый процесс (деформация исчезает после снятия напряжения), а уравнение (П. 29) —необратимое течение. Термодинамически процесс в обоих случаях необратим, поскольку наличие вязкой составляющей означает диссипацию энергии. При циклических процессах будет наблюдаться гистерезис (петля на диаграмме / — 5), но изменения временного режима будут сказываться по-разному в случае (11.28) почти обратимыми будут медленные процессы, а в случае (П. 29) —быстрые. [c.142]

Приведенное ограничение (УП.4.5) диктуется используемым нами термодинамическим методом описания процессов, т.е. пределами применимости неравновесной термодинамики. Процессы, не удовлетворяющие условию (УП.4.5), протекают за времена, меньшие или сравнимые с временами, необходимыми для установления распределения Максвелла-Больцмана, и, следовательно, методами неравновесной термодинамики, описаны быть не могут /1,2,41/. [c.117]

Некоторыми исследователями [11.9] термодинамический подход к разрушению осуществляется формально без выяснения природы механических потерь. Процесс разрушения рассматривается на основе реологических моделей Кельвина, Максвелла и др. причем критерием разрушения является достижение упругой энергией (в общем случае внутренней энергией) некоторого предельного значения, что сближает механический подход, рассмотренный выше, с термодинамическим подходом. [c.287]

Концентрация активных частиц при нетермической активации обычно превышает концентрацию, соответствующую распределению Максвелла—Больцмана при данной температуре. В этих условиях нет термодинамического равновесия между активными молекулами и другими частицами, составляющими реакционную смесь. Поэтому концентрации продуктов реакции, как правило, больше концентраций, отвечающих равновесию при данной температуре. В частности, вследствие постоянного подвода к реагирующим веществам энергии (например, световой) оказывается возможным осуществление реакций, для которых при обычных условиях Д( >0, т. е. не идущих самопроизвольно. Примером могут служить процессы фотосинтеза или реакция образования озона из кислорода. [c.241]

В зависимости от того, в каких условиях протекает рассматриваемый процесс (например, фиксируются Р и Т), полезными оказываются разные термодинамические функции. Это может быть энтальпия (Н=. E+PV), энергия Гельмгольца (4s E-TS), энергия Гиббса G=E+PV-TS). Поскольку все они-функции состояния, их изменение в обратимых процессах всегда можно рассчитать, а дифференцируя эти функции, можно получить соотношения Максвелла. [c.53]

Прогресс термодинамики в XIX в. оказал большое влияние на развитие молекулярной физики. Основой молекулярной физики является статистическая механика. Исторически статистическая механика возникла из настойчивых попыток глубже понять смысл второго начала, что и было достигнуто трудами Максвелла, Гиббса, Больцмана и Смолуховского — четырех корифеев статистической механики. Оказалось, что, точно отображая картину молекулярных процессов, можно указать величину, зависящую от Положения частиц в пространстве и от их скоростей, величину, вычисляемую на основе законов механики и теории вероятности и, главное, определяющую изменение состояния термодинамической системы точно так же, как определяется изменение состояния системы энтропией, т. е. при необратимых процессах в изолированной системе возрастающую, а при процессах обратимых остающуюся без изменения. Как известно, эта величина получила название термодинамической вероятности Ш состояния тела. [c.81]

Различные процессы, происходящие в светящемся облаке источника, приводят к установлению определенной концентрации возбужденных атомов и ионов. При большой плотности паров в источнике все компоненты — электроны, атомы, ионы (плазма) — характеризуются близкой температурой Т в такой плазме устанавливается термодинамическое равновесие частицы всех сортов движутся со скоростями, распределенными по закону Максвелла с одним и тем же значением температуры Т, а сами частицы распределены по энергетическим уровням по закону Больцмана с той же температурой Т. В этом случае концентрация возбужденных атомов задается формулой Больцмана [c.26]

Термодинамика — это наука о теплоте и ее превращениях. Она возникла в конце восемнадцатого века в результате возросшего интереса к повседневно встречающимся процессам превращения работы, теплоты и материи. Первоначальным толчком к ее развитию послужили промышленная революция и развитие технологии. Так же как тепло трения, возникающее при сверлении орудийных стволов, привлекало внимание Бенджамина Томпсона (графа Румфорда) и побудило его поставить первые количественные термодинамические эксперименты, так вопрос об энергетическом равновесии других процессов занимал многие прославленные умы его изучали Блэк, Лавуазье, Гесс, Карно и Майер. За этими новаторами-теоретиками последовали Джоуль, Максвелл, Клаузиус, Кельвин (Уильям Томсон) л Гельмгольц все они в последние годы своей жизни были современниками Больцмана, Вант-Гоффа и Гиббса, также внесших громадный вклад в развитие термодинамики. Последний, Дж. Уилард Гиббс, является единственным американцем в этой группе. [c.58]

П., получаемая в лаб. условиях, является в термодинамич. смысле открытой системой и всегда термодинамически неравновесна. Процессы переноса эиергии и массы приводят к нарушению локального термодинамич. равновесия и стационарности (см. Химическая термодинамика), закон Планка для поля излучения, как правило, не выполняется. П. наз. термической, если ее состояние описывается в рамках модели локального термич. равновесия, а именно все частицы распределены по скоростям в соответствии с законом Максвелла т-ры всех компонент одинаковы состав П. определяется законом действующих масс, в частиости ионный состав обусловлен равновесием между ионизацией и рекомбинацией (ф-ла Эггерта-Саха по сути является выражением для константы равновесия этих процессов) заселенности энергетич. уровней всех частиц подчиняются распределению Больцмана. Термическая П. характеризуется обычно высокой степенью ионизации и м. б. реализована в газах с относительно малой эффективной энергией ионизации при достаточно высокой оптич. плотности (т. е. излучение П. почти целиком поглощается ее собств. частицами). Обычно П. описывается моделью частичного локального термич. равновесия, к-рая включает все вышеперечисл. положения, но требует подчинения закону Больцмана заселенностей лишь возбужденных уровней частиц П., исключая их основные состояния. Такую П. наз. квазиравновесной пример квазиравновесной П.-столб электрич. дуги при атм. давлении. [c.551]

После того как эта задача тем или иным методом решена, при помощи статистических методов может быть вычислена средняя (наблюдаемая) скорость элементарной реакции. Этн вычисления обычно основываются па классической с7атистике и предполагают наличие в системе термодинамического равновесия. В связи с этим возникает вопрос, допустимо ли при трактовке нерав1ювесного процесса, каковым является химическая реакция, предположение о равновесном распределении (распределении Максвелла — Больцмана). Исследование этого вопроса привело к заключению, что применение равновесного распределения для нахождения скорости химического процесса, по-видимому, как правило, пе вносит большой ошибки по крайней мере в тех случаях, когда процесс не очень быстрый. [c.108]

Физическое сообщество почти единодушно принимало подход Сцилларда вплоть до 1992 года. Этот подход был основан на теории термодинамических машин, которые могут работать без потерь только в ходе бесконечно медленных обратимых процессов (см. выше). Механические устройства не нуждаются в термодинамической обратимости. Если трение достаточно мало, то оптимальное действие, включающее движение вдоль вьщеленной (механической) степени свободы, требует быстрого функционирования. С развитием компьютерной науки стало ясно, что компьютеры могут в принципе работать как машины с произвольно низким уровнем трения. Это было доказано Ролфом Ландау-ером и Чарльзом Беннеттом. Строго говоря, последователи Сцилларда могли доказать, что некоторые, а не любые устройства обязательно включают необратимые потери. Согласно Беннетту демон Максвелла представляет собой компьютер, который в состоянии обратимо производить как измерения, так и расчеты. Оптические измерительные конструкции Бриллюена и др. были заменены механическими машинами без трения. Следующим шагом было понимание того, что работа компьютера требует временного хранения информации. Разрушение этой информации необратимо. Демон может нарушить второй [c.35]

Обратимся теперь к выводу четырех уравнений, известных в термодинамике под названием уравнений Максвелла-, два из них определяют изменение температуры при адиабатных процессах, два других — изменение энтропии при изотермических процессах. Уравнения, которые мы сейчас выведем, служат основой для построения множества практически важных термодинамических соотношений. Как будет показано далее, посредством их легко могут быть получены уравнение Клапейрона— Клаузиуса для скрытой теплоты расширения, уравнение Томсона для скрытой теплоты давления формулы для вычисления адиабатных коэффициентов расширения и давления, формулы для вычисления производных дСр/др)т и d jdi))T и т. д. [c.113]

При термодинамических исследованиях, ориентированных на решение различных практических задач, определение направления и пределов течения процессов, может быть применен второй закон термодинамики п использована функция энтропия. Однако положения второго закона термодинамики и поведение функции 5 обычно рассматриваются в применении к изолированным системам. На практике приходится иметь дело с системами, взаимодействующими с окружающей средой и в этом случае для характеристики системы и выявления характера процессов, протекающих в ней, требуются другие функции. Такие функции и соответствующий метод исследования получены благодаря работам Гиббса, Максвелла, Масье, Гельмгольца и др. Этк функции называются характеристическими функциями (у Гиббса они называются фундаментальным и). [c.80]

Тепловым излучением называется излучение, происходящее в системе, в которой различные участвующие в процессе испускания квантовые состояния находятся в термодинамическом )авновесии, т. е. распределены по закону Максвелла-Больцмана уравнение (3.2)]. Тепловое излучение следует отличать от хемилюминесценции — излучения активных молекул, образуемых в ходе элементарных химических реакций и присутствующих в концентрациях, превышающих равновесные. Тепловое излучение следует также отличать и от излучения, вызываемого электрическими разрядами в газах и другими внешними способами возбуждения. Согласно статистической механике, температура тела определяется количеством поступательной энергии, прихоа,ящейся на моль в идеальном газе, находящемся в энергетическом равновесии с телом. [Соотношение между поступательной энергией и уравнением состояния идеального газа выражено формулами (3. 8) и (3.23).] Излучение от пламени горящего газа будет тепловым, если между поступательными степенями свободы и квантовыми состояниями, обусловливающими излучение, имеется энергетическое равновесие. Это означает, что как те, так и другие распределены согласно закону Максвелла-Больцмана, но при этом нет необходимости, чтобы все квантовые состояния системы находились в статистическом равновесии. Так, можло представить себе газ, в котором, наряду с тепловым излуче ием, наблюдаются явления задержки возбуждения или другие изменения (например, охлаждение), однако, настолько медленные, что они не нарушают названного равновесия. Можно также представить себе, чго для одной части спектра излучение газа является тепловым, в то время как для другой части спектра имеет место хемилюминес-денция. [c.353]

Вместе с тем протекание реакции зависит, как правило, не только от термодинамических свойств реагирующей системы. Прежде чем перейти в равновесное состояние, определяемое термодинамикой реакции, система проходит через ряд промежуточных состояний. Скорость прохождения системой этих стадий определяется кинетикой процесса скорость установления равновесного распределения энергии по степеням свободы — физической кинетикой, скорость установления равновесного химического состава — химической кинетикой. При этом спецификой плазмохимических реакций является сильное взаимное влияние факторов физической и химической кинетики. Конечная скорость установления равновесного распределения энергии по различным степеням свободы в ряде случаев ограничивает возможность применения классических методов химической кинетики, основанных на предположении о максвелл-больцмановском распределении эиергии в реагирующей системе. Но и в тех случаях, когда методы химической кинетики могут считаться применимыми, исследование химической кинетики системы затрудняется тем, что сравнительно высокие при рассматриваемых температурах скорости химических реакций могут весьма существенно зависеть от скорости физических процессов, таких как диффузия — молекулярный и турбулентный перенос, макроскопическое перемешивание компонентов реагирующей системы. Изучение плазмохимического процесса предполагает, в общем случае, исследование элементарных актов соударений при условии кТ Е термодинамики, физической и химической кинетики процесса, а также вопросов газодинамики перемешивающихся потоков реагирующих веществ с учетом взаимоосложняющих воздействий всех этих факторов друг на друга. Сложность такой постановки задачи очевидна. Поэтому правомерно принять некоторое физически осмысленное упрощение отдельных сторон вопроса, разграничение отдельных факторов и их взаимных влияний. [c.412]