Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

F
k
pV =
M
µ
RT,
M µ R = 8, 31 / · K
T
p
0
= 101 325 T
0
=
273, 15 K
t
B
i
(t)
B
i
(t) = f
i
(A
1
(t), A
2
(t), . . . , A
m
(t)),
A
k
(t)
ãäå ôóíêöèè Fk çàâèñÿò îò âíóòðåííèõ è âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ. Ïðèìåðîì óðàâíåíèÿ
ñîñòîÿíèÿ ÿâëÿåòñÿ óðàâíåíèå Êëàïåéðîíà-Ìåíäåëååâà, çíàêîìîå ÷èòàòåëþ èç
ýëåìåíòàðíîãî êóðñà ôèçèêè:
                                        M
                                  pV =    RT,                            (1.3)
                                        µ
ãäå M  ìàññà ãàçà, µ  ìîëÿðíàÿ ìàññà, R = 8, 31 Äæ/ìîëü · K  óíèâåðñàëü-
íàÿ ãàçîâàÿ ïîñòîÿííàÿ, T  òåìïåðàòóðà ïî øêàëå Êåëüâèíà. Óðàâíåíèå (1.3)
õîðîøî îïèñûâàåò ðàâíîâåñíûå ñâîéñòâà äîñòàòî÷íî ðàçðåæåííûõ ãàçîâ. Ãàç, ïîä-
÷èíÿþùèéñÿ óðàâíåíèþ Êëàïåéðîíà-Ìåíäåëååâà, íàçûâàåòñÿ èäåàëüíûì ãàçîì.
Ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ, ò.å. ïðè äàâëåíèè p0 = 101 325 Ïà è òåìïåðàòóðå T0 =
273, 15 K, ìíîãèå ãàçû (âîäîðîä, ãåëèé, íåîí, àçîò, êèñëîðîä, âîçäóõ è äð.) ìîæíî
ñ÷èòàòü â õîðîøåì ïðèáëèæåíèè èäåàëüíûìè.

1.3.   Ðàâíîâåñíûå ïðîöåññû

Åñëè âíóòðåííèå òåðìîäèíàìè÷åñêèå ïàðàìåòðû ñèñòåìû èçìåíÿþòñÿ ñî âðåìåíåì,
òî ãîâîðÿò, ÷òî â ñèñòåìå ïðîèñõîäèò ìàêðîñêîïè÷åñêèé ïðîöåññ. Ïðè÷èíîé
ïðîöåññà ìîæåò áûòü èçìåíåíèå âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ, ò.å. âíåøíèõ óñëîâèé, â êîòî-
ðûõ íàõîäèòñÿ ñèñòåìà. Äðóãàÿ òèïè÷íàÿ ïðè÷èíà  âíóòðåííÿÿ íåðàâíîâåñíîñòü
â ñèñòåìå. Íàïðèìåð, åñëè â ñèñòåìå èìåþòñÿ ïðèìåñíûå àòîìû è èõ êîíöåíòðà-
öèÿ íåîäíîðîäíà, òî â ñèñòåìå íà÷íåòñÿ ïðîöåññ äèôôóçèè, êîòîðûé ïðèâåäåò ê
óñòàíîâëåíèþ ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ ñ îäíîðîäíûì ðàñïðåäåëåíèåì ïðèìåñåé.
   Òèïû íåðàâíîâåñíûõ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ïðîöåññîâ âåñüìà ðàçíîîáðàçíû. Èõ
èçó÷åíèåì çàíèìàþòñÿ ñïåöèàëüíûå íàóêè  íåðàâíîâåñíàÿ òåðìîäèíàìèêà è
íåðàâíîâåñíàÿ ñòàòèñòè÷åñêàÿ ìåõàíèêà. Ñòðîãî ãîâîðÿ, ëþáîé ìàêðîñêîïè-
÷åñêèé ïðîöåññ ÿâëÿåòñÿ íåðàâíîâåñíûì, îäíàêî âî ìíîãèõ èíòåðåñíûõ ñëó÷àÿõ
ïðîöåññ, âûçâàííûé èçìåíåíèåì âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ, ïðîèñõîäèò íàñòîëüêî ìåä-
ëåííî, ÷òî ñèñòåìà óñïåâàåò ïðèõîäèòü â ðàâíîâåñíîå ñîñòîÿíèå, õàðàêòåðèçóåìîå
ìãíîâåííûìè çíà÷åíèÿìè ýòèõ ïàðàìåòðîâ. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî ââåñòè èäåà-
ëèçèðîâàííûé ïðîöåññ, ïðè êîòîðîì èçìåíåíèå âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ ïðîèñõîäèò
áåñêîíå÷íî ìåäëåííî. Áóäåì íàçûâàòü ïðîöåññ ðàâíîâåñíûì, åñëè â íåì ñèñòåìà
ïðîõîäèò íåïðåðûâíûé ðÿä áåñêîíå÷íî áëèçêèõ ðàâíîâåñíûõ ñîñòîÿíèé. Ïîä÷åðê-
íåì åùå ðàç, ÷òî ðåàëüíûé ïðîöåññ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ðàâíîâåñíûé ëèøü
ïðèáëèæåííî; ïðîöåññ òåì áëèæå ê ðàâíîâåñíîìó, ÷åì ìåäëåííåå îí ñîâåðøàåòñÿ.
Ïîýòîìó ðàâíîâåñíûå ïðîöåññû íàçûâàþòñÿ òàêæå êâàçèñòàòè÷åñêèìè.
   Èçó÷àòü ðàâíîâåñíûå ïðîöåññû íàìíîãî ëåã÷å, ÷åì íåðàâíîâåñíûå.  ñàìîì
äåëå, ïîëíóþ èíôîðìàöèþ î ïðîòåêàíèè ðàâíîâåñíîãî ïðîöåññà äàþò óðàâíåíèÿ
ñîñòîÿíèÿ, òàê êàê ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â êàæäûé ìîìåíò âðåìåíè âñå âíóòðåí-
íèå ïàðàìåòðû èìåþò ðàâíîâåñíûå çíà÷åíèÿ, êîòîðûå ñîîòâåòñòâóþò ìãíîâåííûì
çíà÷åíèÿì âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ. Èíà÷å ãîâîðÿ, äëÿ êàæäîãî ìîìåíòà âðåìåíè t
çíà÷åíèÿ âíóòðåííèõ ïàðàìåòðîâ Bi (t) ìîãóò áûòü ïîëó÷åíû èç óðàâíåíèé

                        Bi (t) = fi (A1 (t), A2 (t), . . . , Am (t)),       (1.4)

ãäå Ak (t)  ìãíîâåííûå çíà÷åíèÿ âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ. Óðàâíåíèÿ (1.4) ÿâëÿþòñÿ
î÷åâèäíûì îáîáùåíèåì óðàâíåíèé (1.1). Ìû âèäèì, ÷òî çíàíèå óðàâíåíèé ñîñòî-

                                             4

Страницы