ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термомолекулярная разность давлений и й эффект из "Термодинамика необратимых процессов" В этом параграфе дается простой пример термодинамической теории двух необратимых процессов в однокомпонентной системе и показывается, как эти два процесса могут быть связаны соотношениями взаимности Онзагера. [c.38] Предположим, что система состоит из двух резервуаров, соединенных друг с другом капиллярным отверстием, пористой перегородкой или мембраной. Для простоты будем считать, что оба резервуара сохраняют свои объемы постоянными. В главе V эта теория распространяется на систему, состоящую из нескольких компонентов, а в главе VI рассматривается случай, когда в системе происходят химические реакции. Рассматриваемые в этих главах системы характеризуются также переменным объемом резервуаров. [c.38] Как указывалось, вторым эффектом наложения является термомеханический эффект. Он заключается в том, что если в обоих резервуарах поддерживать небольшую разность давлений и одинаковую температуру, то появится тепловой поток (или поток энергии). В первом приближении этот поток окажется пропорциональным потоку вещества. Коэффициент пропорциональности, соответствующий теплоте, переносимой единицей вещества, называется теплотой (энергией) переноса термомеханического эффекта. Этот эффект имеет место также в жидком гелии И. [c.39] Выяснение физического смысла этих соотношений требует интерпретации коэффициентов. Для этого разберем два частных случая. Исследование этих или аналогичных случаев играет большую роль в термодинамике необратимых процессов. [c.42] Уравнение (19) описывает термомеханический эффект. Оно дает количество перенесенной энергии при постоянной разности давлений при условии, когда температура везде одинакова ДГ = 0. Перенесенная энергия пропорциональна перенесенной массе, а коэффициент пропорциональности и есть энергия переноса I/. [c.42] Это отношение называется разностью термомолекулярного давления — отношение перепада давлений к перепаду температур, когда поток массы вещества равен нулю. [c.43] Уравнения (22) и (23) являются универсальными в термодинамике необратимых процессов и справедливы для всякой однокомпонентной системы. С термодинамической точки зрения это есть результат всей теории. Мы ввели энергию переноса 7 и тепло переноса Они принадлежат к категории величин, играющих, как мы увидим дальше, важную роль в термодинамике необратимых процессов. Мы их обозначаем буквами со звездочкой и называем количествами переноса. Только в особых случаях они соответствуют обычным термодинамическим функциям. Их числовое значение подсчитывается по кинетическим соотношениям, относящимся к интересующей нас величине. [c.43] Для других случаев трудно дать точную формулу, выражающую величину Q, но уравнение (22) остается справедливым и может быть проверено экспериментальным путем. [c.44] Другим интересным случаем разности термомолекулярного давления является фонтанный эффект в жидком гелии II. В этой жидкости тоже возникает термомеханический эффект. Если рассматривать жидкий гелий II как однокомпонентную систему, уравнение (22) оказывается тоже справедливым. Это было проверено экспериментальным путем Капицей, Меером и Меллинком. Даже для такой исключительной среды, как гелий II, предположения Онзагера подтверждаются. [c.44] Как это следует из расчетов Гортера, формула (30) есть частный случай выражения (29), когда у пропорционально X. [c.45] Заметим, что Лондон применял псевдотермостатиче-ский метод, считая явления, проходящие в жидком гелии II, обратимыми. Дальше будет показано, что формула (23) может быть получена без этого допущения и что она справедлива для любой однородной системы. Гортер, рассматривая жидкий гелий II как двухкомпонентную жидкость, получил еще другие выводы. Эти его выводы также могут быть получены и из термодинамики необратимых процессов (см. гл. VI). Выражение (23) для идеальных газов было выведено Казимиром термодинамическим методом, а Вагнером —псевдотермоста-тическим. [c.45] Формула (23), отнесенная к системе, состоящей из двух частей, отделенных друг от друга мембраной, — случай термоосмоса — была проверена Денбигом и Раума-ном. Это явление нельзя смешивать с эффектом Кнудсена. При наличии мембраны значения , найденные для углекислого газа и водорода, имеют различные знаки. [c.45] Вернуться к основной статье