ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные понятия и закономерности термодинамики Основные понятия термодинамики из "Термодинамика силикатов" Для того чтобы более строго сформулировать основные положения термодинамического метода, необходимо дать определение главнейших понятий, терминов и величин, используемых в термодинамике. [c.10] Для термодинамического анализа процесса обычно из множества рассматриваемых веществ в качестве объекта исследования мысленно выделяется только та или иная их группа или единичное вещество или даже его отдельные части, взаимодействие которых следует изучить. Эти объекты, называемые системами, и подлежат детальному анализу. [c.10] Вещества, не вошедшие в систему, являются окружающей средой и могут рассматриваться только в той мере, в какой для нас важно изучить их взаимодействие с рассматриваемой системой. [c.10] Системы могут быть гомогенными и гетерогенными, имея во втором случае поверхности раздела между отличающимися по свойствам частями системы. Если гомогенные системы во всех точках имеют одинаковый состав и свойства, они, кроме того, однородны гетерогенные же системы содержат не менее двух фаз. Отсюда видно, что фазой обозначается совокупность гомогенных частей системы, обладающая одинаковыми химическими и термодинамическими свойствами, отделенная от других фаз поверхностью раздела. Фазы могут быть разделены на отдельные части, но это не увеличивает их число в системе. Например, в насыщенном растворе двуводного гипса в воде при наличии на дне сосуда любого числа кристалликов гипса и пара над раствором всегда будут существовать только одна кристаллическая, одна жидкая и одна парообразная фазы. [c.10] Компоненты — это независимые составные части системы. Их число соответствует числу составных частей, достаточному для образования всех фаз равновесной системы, минус число уравнений реакций, связывающих концентрации веществ в одной 1ИЗ фаз. [c.11] Взаимодействие системы с окружающей средой может выражаться в обмене веществом и энергией (открытые системы). Иногда весьма полезно рассматривать систему в идеализированном состоянии, когда ее взаимодействие с окружающей средой сведено к минимуму и объем сохраняется постоянным. В этом случае мы имеем дело с изолированными системами. В изолированных системах, несмотря на происходящие в них процессы и химические превращения, энергия остается неизменной. Изменение энергии системы может наблюдаться только в том случае, если будет нарушена ее изоляция и появится возможность энергетического взаимодействия с окружающей средой. Если система изолирована неполностью и имеет возможность изменять свой объем и обмениваться энергией с окружающей средой, то она называется (в отличие от изолированной) закрытой. Величины, характеризующие все физические и химические свойства системы, такие как температура, давление, объем, внутренняя энергия, энтропия, концентрация и т. д., называют термодинамическими параметрами состояния. [c.11] Для термо,. инамического анализа изменения состояния системы необходимо знать изменение ее термодинамических параметров. Число параметров состояния зависит только от числа степеней свободы системы . Изменение одного из них приводит к изменению состояния всей системы, вызывая тем самым протекание в этой системе термодинамического процесса. [c.11] Процесс, при котором система, выйдя из начального состояния и претерпев ряд изменений, возвращается в первоначальное состояние, называется круговым процессом, или циклом. [c.11] Обратимым называется процесс, допускающий возможность возвращения системы в первоначальное состояние без каких-либо изменений во внешней среде и в самой системе. [c.11] Если в результате протекания процесса в прямом и обратном направлениях в системе или окружающей среде останутся какие-либо изменения, то процесс будет необратим. [c.12] Следует иметь в виду, что все реальные процессы, протекающие в природе, являются необратимыми. Изменения, их вызывающие, идут во времени с конечными разностями между силами, действующими на систему, и сопровождаются неустранимыми потерями. [c.12] Использование понятия об обратимом процессе и других предельных представлений (изолированная система, - идеальный раствор и т. д.) является весьма важным, так как позволяет изучать процессы в наиболее упрощенном идеализированном виде, легче поддающемся анализу. Полученные результаты в пределах допускаемых ошибок опыта можно с успехом применять к реальным процессам. [c.12] Одним из таких идеализированных понятий является также понятие о равновесном состоянии. Равновесное состояние характеризуется неизменным во времени состоянием системы, когда в ней отсутствуют самопроизвольные процессы. [c.12] Химическое равновесие является подвижным равновесием, поскольку в момент равновесия скорости прямой и обратной реакций равны. [c.12] Учитывая, что изменение внешних условий будет влиять на равновесное состояние системы и может привести к его нарушению, необходимо для изучения выбрать такую систему, в которой все посторонние воздействия сведены к минимуму, т. е. изолировать ее. [c.12] Термодинамический процесс, ири котором система проходит через непрерывный ряд равновесных состояний, называют равновесным процессом. Равновесный процесс характеризуется двусторонностью, отсутствием каких-либо потерь, бесконечно малой разностью сил, действующих на систему, равенством температуры системы и внешней среды, бесконечно большой длительностью процесса для любого конечного изменения состояния системы. [c.12] В химических процессах обычно обратимость и равновесность совпадают, т. е. всякий равновесный процесс всегда обратим. [c.12] В отличие от равновесного процесс называется неравновесным, когда в системе произошли конечные изменения. Неравновесный процесс является односторонним. В этом случае за счет конечной скорости процесса и наличия потерь работа, совершаемая системой, будет всегда меньше, чем при равновесном процессе. [c.12] Поскольку химическая термодинамика изучает процессы, в результате которых система переходит из одного равновесного состояния в другое, отличное от исходного, то необходимо более подробно ознакомиться с параметрами, изучение закономерностей изменения которых является целью термодинамического метода. [c.13] Вернуться к основной статье