Другие предметы \ Основы нормирования точности

Основные определения и положения химической термодинамики. Взаимосвязь между основными законами, страница 7

Ниже описан пример механического аналога, демонстрирующего обратимый процесс. Имеем некоторый замкнутый объем с поршнем. Поршень может свободно без трения двигаться, если на него оказывать внешнее воздействие. Будем оказывать воздействие, подкладывая сверху на поршень грузы с бесконечно малой массой или убирая их (см. рис. 2.2.)

Рис. 2.2 Схема механического аналога устройства, демонстрирующего обратимый процесс и график обратимого процесса

Если процесс выполнять при постоянной температуре, то грузики бесконечно малой массы будут повышать давление на бесконечно малую величину. Соответственно этому объем газа под поршнем будет изменяться также на бесконечно малую величину. Бесконечно малые изменения давления и объема показаны на графике соответствующими ступеньками, которые описывают движение поршня в прямом и в обратном направлениях.

Из графика видно, что при обратимом движении поршня он после достижения некоторого состояния, соответствующего координатам P₂V₂ возвращается в начальное состояние с координатами P₁V₁.

Следует отметить, что в природе вследствие наличия каких-либо пассивных сопротивлений (трение, вязкость и т.п.), вызывающих остаточные явления в принципе не может быть строго обратимых процессов. Тем не менее, концепция обратимых процессов широко используется в термодинамике. Это связано с тем, что многие процессы в природе и технике можно рассматривать в некотором приближении как обратимые.

Среди встречающихся на практике примеров обратимых процессов можно привести процессы плавления и охлаждения некоторых веществ. Так, медленное нагревание и охлаждение жира или масла демонстрирует обратимый процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое и обратно в твердое состояние. При этом количество тепла вызывающего плавление строго эквивалентно количеству тепла, которое выделяется при охлаждении вещества.

Взаимосвязи между основными законами

и принципами химической термодинамики

Современная термодинамика построена по дедуктивному принципу. Из двух наиболее общих законов термодинамики (первого и второго), доказанных опытным путем, выводятся следствия для частных случаев.

Вместе с тем, логика развития химической термодинамики непосредственно связана с поиском критериев для оценки возможности и направления протекания химических процессов, которые в большинстве случаев можно рассматривать, как равновесные. Сформулированные современной термодинамикой критерии, безусловно, опираются на принципы максимальной и положительной работы[10], а также законы сохранения энергии и массы вещества. Поэтому в представленной ниже схеме, которая показывает взаимосвязи между фундаментальными законами термодинамики, эти принципы приведены как базовые, хотя они и были сформулированы гораздо позже после осмысления существа первого и второго законов термодинамики.

Законы сохранения энергии и массы