Физико-химическое моделирование в нефтегазовой геохимии. Часть 1. Теория и методология физико-химического моделирования. Бычинский В.А - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ИГУ | Иркутск

Составители: 

Рубрика: 

– 27 –
dU = dq – dl, (2.2)
ãäå q – òåïëîòà, ïåðåäàâàåìàÿ ñèñòåìå; l – ñîâåðøàåìàÿ ñèñòåìîé ðàáîòà.
Çíàêè â (2.2) âûáðàíû â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíÿòîé â îòå÷åñò-
âåííîé ëèòåðàòóðå ïðåäïîñûëêîé, ÷òî ïîëîæèòåëüíûìè ñ÷èòàþò-
ñÿ òåïëîòà, ïåðåäàâàåìàÿ ñèñòåìå, è ðàáîòà, ïðîèçâîäèìàÿ ñèñ-
òåìîé.
Ñîãëàñíî âòîðîìó çàêîíó èçîëèðîâàííûå, ò.å. íå îáìåíèâàþ-
ùèåñÿ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé íè ýíåðãèåé, íè âåùåñòâîì ñèñòåìû,
ñòðåìÿòñÿ ê ñîñòîÿíèþ ðàâíîâåñèÿ. Ýòî ñîñòîÿíèå õàðàêòåðèçóåòñÿ
ðàâåíñòâîì âî âñåõ òî÷êàõ òåìïåðàòóð (òåïëîâîå ðàâíîâåñèå), äàâ-
ëåíèé (ìåõàíè÷åñêîå ðàâíîâåñèå) õèìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ (õèìè-
÷åñêîå ðàâíîâåñèå) è ëþáûõ ïîòåíöèàëîâ èëè ñèë, áëàãîäàðÿ ðàç-
íîñòè êîòîðûõ ìîãóò âîçíèêíóòü êàêèå-ëèáî ïîòîêè âåùåñòâà èëè
ýíåðãèè.
Òåðìîäèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå îçíà÷àåò îòñóòñòâèå ìàêðî-
ñêîïè÷åñêèõ ïîòîêîâ. Ìèêðîñêîïè÷åñêèå ÷àñòèöû (ìîëåêóëû, ñâî-
áîäíûå ýëåêòðîíû, èîíû) íàõîäÿòñÿ â íåïðåðûâíîì äâèæåíèè è
îáìåíèâàþòñÿ ýíåðãèåé; èìåþò ìåñòî ýëåìåíòàðíûå (îòäåëüíûõ
÷àñòèö) õèìè÷åñêèå âçàèìîäåéñòâèÿ è ôàçîâûå ïåðåõîäû. Íî íà
ìàêðîóðîâíå ñèñòåìà îñòàåòñÿ íåèçìåííîé. Âñå ïðîèñõîäÿùèå íà
ìèêðîóðîâíå äâèæåíèÿ óñðåäíÿþòñÿ â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè è
íå âëèÿþò íà ïîâåäåíèå ñèñòåìû â öåëîì. Òàêèì îáðàçîì, ñòðåì-
ëåíèå ê ðàâíîâåñèþ ìîæíî ïî Êëàóçèóñó èíòåðïðåòèðîâàòü êàê
ñòðåìëåíèå ê ñîñòîÿíèþ, êîãäà ñèñòåìà òåðÿåò ñïîñîáíîñòü ê èç-
ìåíåíèÿì, ê îñóùåñòâëåíèþ êàêèõ-ëèáî ïðîöåññîâ ðàçâèòèÿ èëè
äåãðàäàöèè.
Ïîñêîëüêó ñîñòîÿíèå ðàâíîâåñèÿ èçîëèðîâàííîé ñèñòåìû ñî-
îòâåòñòâóåò ìàêñèìóìó åå ýíòðîïèè, ÿâëÿþùåéñÿ ìåðîé õàîñà, íåî-
ïðåäåëåííîñòè, âòîðîé çàêîí òåðìîäèíàìèêè ìîæíî ñôîðìóëèðî-
âàòü â âèäå íåðàâåíñòâà
dS ≥ 0, (2.3)
ãäå S – ýíòðîïèÿ.
Òàê êàê ôóíêöèÿ ñîñòîÿíèÿ S äëÿ ðàâíîâåñíûõ îáðàòèìûõ
ïðîöåññîâ áûëà ïîëó÷åíà Êëàóçèóñîì êàê èíòåãðàë âûðàæåíèÿ
                                – 27 –
                            dU = dq – dl,                         (2.2)
ãäå q – òåïëîòà, ïåðåäàâàåìàÿ ñèñòåìå; l – ñîâåðøàåìàÿ ñèñòåìîé ðàáîòà.
      Çíàêè â (2.2) âûáðàíû â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíÿòîé â îòå÷åñò-
âåííîé ëèòåðàòóðå ïðåäïîñûëêîé, ÷òî ïîëîæèòåëüíûìè ñ÷èòàþò-
ñÿ òåïëîòà, ïåðåäàâàåìàÿ ñèñòåìå, è ðàáîòà, ïðîèçâîäèìàÿ ñèñ-
òåìîé.
      Ñîãëàñíî âòîðîìó çàêîíó èçîëèðîâàííûå, ò.å. íå îáìåíèâàþ-
ùèåñÿ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé íè ýíåðãèåé, íè âåùåñòâîì ñèñòåìû,
ñòðåìÿòñÿ ê ñîñòîÿíèþ ðàâíîâåñèÿ. Ýòî ñîñòîÿíèå õàðàêòåðèçóåòñÿ
ðàâåíñòâîì âî âñåõ òî÷êàõ òåìïåðàòóð (òåïëîâîå ðàâíîâåñèå), äàâ-
ëåíèé (ìåõàíè÷åñêîå ðàâíîâåñèå) õèìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ (õèìè-
÷åñêîå ðàâíîâåñèå) è ëþáûõ ïîòåíöèàëîâ èëè ñèë, áëàãîäàðÿ ðàç-
íîñòè êîòîðûõ ìîãóò âîçíèêíóòü êàêèå-ëèáî ïîòîêè âåùåñòâà èëè
ýíåðãèè.
      Òåðìîäèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå îçíà÷àåò îòñóòñòâèå ìàêðî-
ñêîïè÷åñêèõ ïîòîêîâ. Ìèêðîñêîïè÷åñêèå ÷àñòèöû (ìîëåêóëû, ñâî-
áîäíûå ýëåêòðîíû, èîíû) íàõîäÿòñÿ â íåïðåðûâíîì äâèæåíèè è
îáìåíèâàþòñÿ ýíåðãèåé; èìåþò ìåñòî ýëåìåíòàðíûå (îòäåëüíûõ
÷àñòèö) õèìè÷åñêèå âçàèìîäåéñòâèÿ è ôàçîâûå ïåðåõîäû. Íî íà
ìàêðîóðîâíå ñèñòåìà îñòàåòñÿ íåèçìåííîé. Âñå ïðîèñõîäÿùèå íà
ìèêðîóðîâíå äâèæåíèÿ óñðåäíÿþòñÿ â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè è
íå âëèÿþò íà ïîâåäåíèå ñèñòåìû â öåëîì. Òàêèì îáðàçîì, ñòðåì-
ëåíèå ê ðàâíîâåñèþ ìîæíî ïî Êëàóçèóñó èíòåðïðåòèðîâàòü êàê
ñòðåìëåíèå ê ñîñòîÿíèþ, êîãäà ñèñòåìà òåðÿåò ñïîñîáíîñòü ê èç-
ìåíåíèÿì, ê îñóùåñòâëåíèþ êàêèõ-ëèáî ïðîöåññîâ ðàçâèòèÿ èëè
äåãðàäàöèè.
      Ïîñêîëüêó ñîñòîÿíèå ðàâíîâåñèÿ èçîëèðîâàííîé ñèñòåìû ñî-
îòâåòñòâóåò ìàêñèìóìó åå ýíòðîïèè, ÿâëÿþùåéñÿ ìåðîé õàîñà, íåî-
ïðåäåëåííîñòè, âòîðîé çàêîí òåðìîäèíàìèêè ìîæíî ñôîðìóëèðî-
âàòü â âèäå íåðàâåíñòâà
                                dS ≥ 0,                           (2.3)
ãäå S – ýíòðîïèÿ.
      Òàê êàê ôóíêöèÿ ñîñòîÿíèÿ S äëÿ ðàâíîâåñíûõ îáðàòèìûõ
ïðîöåññîâ áûëà ïîëó÷åíà Êëàóçèóñîì êàê èíòåãðàë âûðàæåíèÿ

Страницы