Termodinamično ravnovesje

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi v iskanje

Termodinamično ravnovesje je stanje sistema, v katerem makroskopske vrednosti tega sistema ( temperatura , tlak , prostornina , entropija ) ostanejo časovno nespremenjene v pogojih izolacije od okolja.

Lastnosti

Na splošno te količine niso konstantne, le nihajo (nihajo) okoli svojih povprečnih vrednosti. Če ravnotežni sistem ustreza več stanjem, v vsakem od katerih lahko sistem ostane neomejeno, potem je sistem v metastabilnem ravnovesju. V stanju ravnovesja v sistemu ni tokov snovi ali energije, neravnovesnih potencialov (ali gonilnih sil), sprememb v številu prisotnih faz ( fazno ravnovesje ). Odlikujejo jih toplotno (statistično, je tudi termodinamično ravnovesje ), mehansko , hidroaeromehansko (hidrodinamično, hidrostatično ), sevalno (sevalno) [1] in kemijsko ravnovesje. V praksi izolacijski pogoj pomeni, da procesi vzpostavljanja ravnovesja potekajo veliko hitreje, kot se pojavijo spremembe na mejah sistema (to je sprememba zunanjih pogojev sistema), sistem pa se z okoljem izmenjuje s snovjo in energijo . Z drugimi besedami, termodinamično ravnovesje je doseženo, če je hitrost sprostitvenih procesov dovolj visoka (praviloma je to značilno za visokotemperaturne procese) ali če je čas za dosego ravnovesja dolg (ta primer poteka v geoloških procesih).

Ravnotežno stanje v makroskopskem sistemu je zaradi svoje preprostosti še posebej priročno za opis. Ni odvisno od časa (če ni upoštevanja nihanj) in ga je praviloma mogoče v celoti opisati z več makroskopskimi parametri. Ravnotežno stanje tudi ni odvisno od predzgodovine stanj makroskopskega sistema in je najbolj naključno makroskopsko stanje sistema v danih pogojih [2] .

V resničnih procesih se pogosto uresničuje nepopolno ( relativno , mobilno , dinamično ) ravnovesje, vendar je stopnja te nepopolnosti lahko pomembna in nepomembna. V tem primeru so možne tri možnosti:

  1. ravnotežje je doseženo v nekem delu (ali delih) relativno velikega sistema - lokalno ravnovesje,
  2. nepopolno ravnovesje je doseženo zaradi razlike v hitrostih sprostitvenih procesov, ki se pojavljajo v sistemu - delno ravnovesje,
  3. pride do lokalnega in delnega ravnovesja.

V neravnovesnih sistemih pride do sprememb v pretokih snovi ali energije ali na primer v fazah.

Stabilnost termodinamičnega ravnovesja

Stanje termodinamičnega ravnovesja imenujemo stabilno, če se ob spremembi makroskopskih parametrov sistema sistem spontano vrne v določeno stanje [3] .

Merila za termodinamično stabilnost različnih sistemov:

  • Izoliran sistem (ki popolnoma ne vpliva na okolje) je največja entropija .
  • Zaprt sistem (s termostatom izmenja samo toploto) - najmanj proste energije .
  • Sistem s fiksno temperaturo in tlakom - minimalni Gibbsov potencial .
  • Sistem s fiksno entropijo in prostornino je najmanj notranje energije .
  • Sistem s fiksno entropijo in tlakom - minimalna entalpija .

Opombe (uredi)

  1. Glej tudi Sevanje toplotnega ravnovesja .
  2. Rafe R. Statistična fizika. - Berkeleyjev tečaj fizike , letnik V. - M., Nauka , 1977. - str. 41-42
  3. Ore Yu. G. Termodinamična stabilnost // Great Russian Encyclopedia. Letnik 33. Moskva, 2017, str

Poglej tudi