Физико-химическое моделирование в нефтегазовой геохимии. Часть 1. Теория и методология физико-химического моделирования. Бычинский В.А - 28 стр.

UptoLike

Рубрика: 

– 28 –
,
dq
dS
T
=
(2.4)
ãäå q – âûäåëÿþùàÿñÿ â ñèñòåìå èëè ïîäâîäèìàÿ ê íåé òåïëîòà,
òî (2.3) ïðåîáðàçóåòñÿ ê âèäó
.
dq
dS
T
(2.5)
Èç òðàêòîâêè Áîëüöìàíîì ñîñòîÿíèÿ ðàâíîâåñèÿ êàê ñîñòîÿ-
íèÿ ñ íàèáîëüøåé âåðîÿòíîñòüþ è ðàñêðûòîé èì çàâèñèìîñòè
S = k
ln
W, (2.6)
ãäå k – ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà; W – òåðìîäèíàìè÷åñêàÿ âåðîÿòíîñòü
ñîñòîÿíèÿ;
ñëåäóåò âåðîÿòíîñòíàÿ òðàêòîâêà âòîðîãî çàêîíà, êîòîðàÿ ñâîäèòñÿ
ê òîìó, ÷òî òåðìîäèíàìè÷åñêèå ñèñòåìû ñòðåìÿòñÿ ê ïåðåõîäó â
áîëåå âåðîÿòíîå ñîñòîÿíèå.
Ëîãàðèôìè÷åñêèé õàðàêòåð çàâèñèìîñòè (2.6) îáúÿñíÿåòñÿ
àääèòèâíîñòüþ ýíòðîïèè, ò.å. òåì, ÷òî äëÿ ñèñòåìû, ñîñòîÿùåé èç n
÷àñòåé, ýíòðîïèÿ
S = S
1
+ S
2
+ … + S
n
,
à òàêæå òåì, ÷òî âåðîÿòíîñòü ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
ïðîèçâåäåíèå âåðîÿòíîñòåé ñîîòâåòñòâóþùèõ ñîñòîÿíèé ÷àñòåé, ò.å.
W = W
1
W
2
W
n
.
Âòîðîé çàêîí îïðåäåëÿåò íàïðàâëåíèå ýâîëþöèè èçîëèðîâàí-
íûõ ñèñòåì. Åñëè ìûñëåííî ðàçäåëèòü èçó÷àåìóþ èçîëèðîâàííóþ
ñèñòåìó íà îòäåëüíûå ÷àñòè è çàôèêñèðîâàòü óñëîâèÿ âçàèìîäåé-
ñòâèÿ ìåæäó íèìè, òî, èñõîäÿ èç âòîðîãî çàêîíà, ìîæíî íàéòè óñëî-
âèÿ ðàâíîâåñèÿ ýòèõ ÷àñòåé. Ïðè ðàçäåëåíèè èçîëèðîâàííûõ ñèñ-
òåì ñîãëàñíî ïðèíÿòîé â òåðìîäèíàìèêå êëàññèôèêàöèè îáðàçóþò-
ñÿ çàêðûòûå (îáìåíèâàþùèåñÿ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé ýíåðãèåé, íî
íå îáìåíèâàþùèåñÿ âåùåñòâîì) è îòêðûòûå (äëÿ êîòîðûõ èìååò
ìåñòî îáìåí âåùåñòâîì) ñèñòåìû.
Òðåòèé çàêîí óòâåðæäàåò, ÷òî ýíòðîïèÿ õèìè÷åñêè îäíîðîä-
íîãî âåùåñòâà êîíå÷íîé ïëîòíîñòè ïðè àáñîëþòíîì íóëå òåìïåðà-
òóðû ðàâíÿåòñÿ íóëþ, ò.å.
                              – 28 –

                                dq
                             dS =  ,                      (2.4)
                                T
ãäå q – âûäåëÿþùàÿñÿ â ñèñòåìå èëè ïîäâîäèìàÿ ê íåé òåïëîòà,
òî (2.3) ïðåîáðàçóåòñÿ ê âèäó
                               dq
                             dS ≥ .                      (2.5)
                               T
     Èç òðàêòîâêè Áîëüöìàíîì ñîñòîÿíèÿ ðàâíîâåñèÿ êàê ñîñòîÿ-
íèÿ ñ íàèáîëüøåé âåðîÿòíîñòüþ è ðàñêðûòîé èì çàâèñèìîñòè
                             S = k ln W,                     (2.6)
ãäå k – ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà; W – òåðìîäèíàìè÷åñêàÿ âåðîÿòíîñòü
ñîñòîÿíèÿ;
ñëåäóåò âåðîÿòíîñòíàÿ òðàêòîâêà âòîðîãî çàêîíà, êîòîðàÿ ñâîäèòñÿ
ê òîìó, ÷òî òåðìîäèíàìè÷åñêèå ñèñòåìû ñòðåìÿòñÿ ê ïåðåõîäó â
áîëåå âåðîÿòíîå ñîñòîÿíèå.
      Ëîãàðèôìè÷åñêèé õàðàêòåð çàâèñèìîñòè (2.6) îáúÿñíÿåòñÿ
àääèòèâíîñòüþ ýíòðîïèè, ò.å. òåì, ÷òî äëÿ ñèñòåìû, ñîñòîÿùåé èç n
÷àñòåé, ýíòðîïèÿ
                        S = S1 + S2 + … + Sn,
à òàêæå òåì, ÷òî âåðîÿòíîñòü ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
ïðîèçâåäåíèå âåðîÿòíîñòåé ñîîòâåòñòâóþùèõ ñîñòîÿíèé ÷àñòåé, ò.å.
                         W = W1⋅W2⋅…⋅Wn.
      Âòîðîé çàêîí îïðåäåëÿåò íàïðàâëåíèå ýâîëþöèè èçîëèðîâàí-
íûõ ñèñòåì. Åñëè ìûñëåííî ðàçäåëèòü èçó÷àåìóþ èçîëèðîâàííóþ
ñèñòåìó íà îòäåëüíûå ÷àñòè è çàôèêñèðîâàòü óñëîâèÿ âçàèìîäåé-
ñòâèÿ ìåæäó íèìè, òî, èñõîäÿ èç âòîðîãî çàêîíà, ìîæíî íàéòè óñëî-
âèÿ ðàâíîâåñèÿ ýòèõ ÷àñòåé. Ïðè ðàçäåëåíèè èçîëèðîâàííûõ ñèñ-
òåì ñîãëàñíî ïðèíÿòîé â òåðìîäèíàìèêå êëàññèôèêàöèè îáðàçóþò-
ñÿ çàêðûòûå (îáìåíèâàþùèåñÿ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé ýíåðãèåé, íî
íå îáìåíèâàþùèåñÿ âåùåñòâîì) è îòêðûòûå (äëÿ êîòîðûõ èìååò
ìåñòî îáìåí âåùåñòâîì) ñèñòåìû.
      Òðåòèé çàêîí óòâåðæäàåò, ÷òî ýíòðîïèÿ õèìè÷åñêè îäíîðîä-
íîãî âåùåñòâà êîíå÷íîé ïëîòíîñòè ïðè àáñîëþòíîì íóëå òåìïåðà-
òóðû ðàâíÿåòñÿ íóëþ, ò.å.