Оглавление:
Условия равновесия системы
- Теорема о росте энтропии при необратимом адиабатическом процессе и уменьшении свободной энергии при изометрическом процессе, происходящем без работы, позволяет сформулировать равновесное состояние system. To формулируя эти условия, необходимо знать выражение свободной энергии (или энтропии) неравновесного состояния.
Рассмотрим систему, в которой заданы внешние параметры aₜ и энергия E(адиабатическое разделение).в этом случае условием равновесия является энтропия системы SI. E, a,, 5″), соответствующие параметры внутреннего равновесия£ » и E и a являются требованиями, которые будут максимальными при задании. Достаточность этого условия для равновесия системы (процесса, связанного с изменением рассматриваемых параметров| м) получается из неравенств (3.15).
Описанное таким образом состояние называется макроскопическим состоянием, и законы термодинамики позволяют установить связь между макроскопическими параметрами. Людмила Фирмаль
Действительно, если энтропия E и A задана, а удельная=£*максимальна, то при всех изменениях ijM происходит только уменьшение энтропии. 。 Таким образом, состояние равновесия является S (E, a,, 5 «)=Проверка、 (3.25） Å= const, а, — const, и если внутренние параметры изменяются, очевидно, из-за условия равновесия、 о5 * * бл 0. Кроме того, мы считаем, что параметры E независимы, то есть они взаимосвязаны в любом заданном уравнении.
Если вторая производная положительна, (В этом случае мы иногда говорим о неустойчивых равновесиях, но это не рекомендуется); если 2-я производная может исчезнуть, то, как самая большая проблема, всегда должно быть специальное исследование высших производных. Если система имеет температуру (система в термостате) и внешний параметр a заторможен, то равновесие обеспечивается, если свободная энергия*энергия ((, a, 5)) имеет минимальное значение.
- Это равновесное состояние является достаточным, что сразу следует из того, что изотермический процесс без работы с наименьшим U невозможен. Таким образом, состояние равновесия является Ч ’(г, и » СЖ-мин, (3.28） T = const, a = const, и если внутренние параметры изменяются Как и при формулировке условий равновесия с использованием энтропии, равновесие гарантируется в следующих случаях: = 0 (3.29） (РТ) г.`₁₁ > 0. (3.30）.
Из-за различного выбора внешних параметров свободная энергия 4f, входящая в это состояние, имеет различное значение (согласно тому, что было указано в§ 27).в частном случае, когда внешним параметром является объем V, T является свободной энергией в узком смысле этого слова, то есть функцией F (см.§ 27).Если внешним параметром является давление p, ’ F-термодинамический потенциал F.
Равновесные состояния термодинамических систем могут быть описаны с помощью небольшого числа макроскопических параметров, таких как температура, давление, плотность, концентрации компонентов и т. д., которые могут быть измерены макроскопическими приборами. Людмила Фирмаль
Естественно поставить вопрос не только о достаточности, но и о необходимости условий (3.25) или (3.28) для обеспечения равновесия system. At в то же время не стоит думать, что если неравенство (3.15) или (3.24) удовлетворяет возможному процессу в системе, то такой процесс обязательно произойдет в practice. It не соблюдается отовсюду, что эти условия являются единственными условиями возможности процесса.
На самом деле существуют, например, термодинамически возможные химические реакции при определенных условиях (Свободная энергия уменьшается вместе с ними), но на практике это происходит только при наличии подходящего катализатора(другие примеры: уравновешенная резка кристаллов, размагничивание куска железа).Термодинамическое условие равновесия можно считать необходимым условием равновесия только в том случае, если для возможности равновесного процесса предусмотрены все остальные условия.
Энтропия не равна 1, она может иметь несколько максимумов (свободная энергия-минимум).В системе существует несколько состояний равновесия. Равновесное состояние, соответствующее максимуму энтропии (минимуму свободной энергии), называется идеально устойчивым равновесным состоянием. Остальные равновесные состояния называются метастабильными, и при определенных условиях система может перейти из этих состояний в устойчивое равновесное состояние. Для внутреннего параметра J、 Решение. Исходя из Формулы (3.8) W = E-TS, получаем (примерно a=). — (Я.,.- (Т）、» По (3.6) условие dT отменяется и поэтому в dE требуемое равенство уменьшается за счет (3.11).
Смотрите также:
