Рефератпо дисциплине: «Физика»
Выполнил:студент заочного отделения 2 курс (4,5)
Факультета:ВТ и ПО Мироненко С. А.
КазахстанскийУниверситет инновационных и телекоммуникационных систем
ГЛАВА1: Первое/>начало термодинамики
Первоеначало термодинамики – это закон сохранения и превращения энергии. Согласноэтому закону энергия изолированной системы (равная сумме всех видов энергии,имеющихся в системе) при любых происходящих в системе процессах не меняется:энергия не уничтожается и не создаётся.
Понятиеэнергии неразрывно связано с движением материи: энергия есть физическая мерадвижения материи. Различие отдельных видов энергии обусловлено качественнымразличием конкретных форм движения материальных тел. Взаимные превращенияэнергии тел отражают безграничную способность движения переходить из одних формв другие; следовательно сохранение энергии выражает собой факт неуничтожимостидвижения материального мира.
Наоснове закона сохранения и превращения энергии могут быть установленыколичественные соотношения между разными отдельными видами энергии.Действительно, если различные виды энергии взяты в таких количествах, чтокаждое из них порознь вызывает одно и тоже изменение состояния данной системы,то указанные количества энергии различных видов в силу взаимопревращаемости ихбудут являться эквивалентными.
ПослеЛомоносова обоснованием и развитием закона сохранения и превращения энергиизанимались русский академик Гесс (1840г.), Джоуль (1840г.), Майер (1842г.),Гельмгольц (1847г.).
Первымэкспериментальным подтверждением эквивалентности тепла и работы явилсяизвестный опыт Джоуля. В этом опыте (точнее во многих опытах) механическаяработа превращалась в работу за счёт действия сил трения, причём количествузатраченной работы соответствовало всегда вполне определённое количество выделившейсятеплоты. Тем самым была доказана эквивалентность теплоты и работы и установленмеханический эквивалент теплоты. Оказавшийся в опытах Джоуля весьма близким ксовременному значению его (различие не превосходит 8%).
Обозначимчерез E общую энергию термодинамической системы независимо от конкретных форм,в которых она имеется в системе. Согласно закону сохранения и превращенияэнергии полная энергия замкнутой ли изолированной термодинамической системы неизменяется с течением времени, т.е.
E= const, (1)
Или,что, тоже, самое,
/> = 0.
Рассмотримвначале адиабатически изолированную закрытую систему. Такая система можетмеханически взаимодействовать с окружающими или внешними телами и не являетсяпоэтому замкнутой. При переходе из одного состояния в другое эта системасовершает работу изменения объёма L, равную по закону сохранения и превращенияэнергии убыли энергии системы />, т.е.
L=/>(2)
Вобщем случае неизолированной термодинамической системы, находящийся вмеханическом и тепловом взаимодействии с окружающими телами, изменение энергиисистемы />,будет связано с произведённой системой работой L и полученным системойколичеством теплоты следующим, вытекающим из закона сохранения и превращениеэнергии, соотношением:
/>= Q – L (3)
Всамом деле, пусть окружающие тела не изменяют своего объёма, а следовательно, ине производят работы. Тогда рассматриваемая термодинамическая система вместе сокружающими телами составляет адиабатичеки изолированную сложную систему и притом такую, что вся работа этой сложной системы совершается первоначальнойсистемой и равняется L. Обозначим энергию окружающих тел через />, а энергию сложнойсистемы, равную сумме энергий первоначальной системы и окружающих тел, черезE*. Тогда согласно уравнению (2)
/>= — L,
Т.е.(/>)– (/>) = — L,
откудаследует />=/>– L.
Таккак вся работа L совершается, согласно сказанному выше, самой системой, а неокружающими телами, то убыль энергии окружающих тел />представляет собой энергиювзаимодействия системы с окружающими телами, выделяющуюся в форме, отличной отработы, т.е. в виде теплоты. Поэтому количество теплоты. Полученнойрассматриваемой системой от окружающих тел,
Q= /> (4)
Заменивв уравнении />=/>– L разность />через Q, тополучим уравнение (3). Согласно уравнению (3) изменение энергиитермодинамической системы равно разности между полученным системой количествомтеплоты Q и совершённой ею работой L. Уравнение (3) представляет собой общееаналитическое выражение первого начала динамики.
Первоеначало динамики представляет собой частный случай общего закона сохраненияэнергии. Причина, по которой в термодинамике предпочитают употреблять выражение«первое начало термодинамики», а не «закон сохранения энергии» заключается втом, что следствием сохранения энергии является существование во всякой системефункции состояния – внутренней энергии (а также энтальпии), являющейся одной изосновных термодинамических величин.
ГЛАВА2: Второе начало термодинамики
Еслиисходить из одного лишь первого начала термодинамики, то правомерно считать,что любой мыслимый процесс, который не противоречит закону сохранения энергии,принципиально возможен и мог бы иметь место в природе.
Можнобыло бы считать, например, что при теплообмене между двумя телами с различнымитемпературами теплота может переходить как от тела с большой температурой, таки наоборот от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой. Единственноеограничение, налагаемое первым началом термодинамики на этот процесс,заключается в требовании равенства количества теплоты, Отданной первым теплом иполученной вторым (при условии, что при этом не производится полезной внешнейработы). Ответ на вопрос о направлении, в котором действительно происходитпереход теплоты между двумя телами, а равным образом и другие реальныемакроскопические процессы, даёт второе начало термодинамики. Многообразиепроцессов взаимного превращения теплоты в работу и различные аспекты, в которыхэти процессы могут рассматриваться. Объясняют наличие нескольких формулировоквторого начала термодинамики.
Важноезначение имеет второе начало термодинамики для теории тепловых двигателей.Тепловой двигатель представляет собой непрерывно действующее устройство,результатом действия которого является превращение теплоты в работу. Второеначало термодинамики утверждает, что в тепловых двигателях может бытьпревращена лишь часть подведённой теплоты. Поэтому полезное действие, а следовательно,и экономичность двигателя характеризуется отношением количества теплоты,превращённой в полезную работу. Ко всей подведённой теплоте. Это отношениеназывается эффективным К.П.Д. двигателя; т.е. максимальное, значение К.П.Д.устанавливается на основе второго начала термодинамики.
Спомощью второго начала термодинамики можно, так же как и на основании первогоначала термодинамики, исходя из известных физических свойств веществапредсказывать другие свойства его и устанавливать количественные соотношениямежду ними. В этом состоит принципиальное значение начала второго началатермодинамики для исследования физических свойств реальных тел.
2.1.Первая формулировка второго начала термодинамики
Притеплообмене между двумя или несколькими телами теплота сама собой переходитлишь от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой,но никогда наоборот; некомпенсированный переход теплоты от тела с меньшейтемпературой к телу с большей температурой невозможен.
Изэтого утверждения следует, что никакими способами невозможно осуществитьпереход теплоты от менее нагретого тела к более нагретому так, чтобы другиеучаствующие в процессе тела по окончании процесса возвратились к своемупервоначальному состоянию, т.е. без возникновения у окружающих тел каких-тоостаточных или «компенсационных» изменений
(например,без затраты работы или осуществления какого-либо другого, эквивалентного повозможности произвести полезную внешнюю работу, процесса). Наоборот, отнагретого тела мене нагретому теплота может переходить сама собой, т.е. еслидаже в этом процессе и участвуют какие-либо другие тела, то по окончаниипроцесса они могут возвратиться в своё исходное состояние. Всё сказанноеозначает, что процесс теплообмена при конечной разности температур представляетсобой строго односторонний необратимый процесс.
2.2.Вторая формулировка второго начала термодинамики
Тепловойдвигатель, с помощью которого можно было бы полностью превращать в работутеплоту, полученную от какого-либо тела, и при том так, чтобы телам с меньшейтемпературой, участвующим в процессе, не передавалось сколько-нибудь теплоты,называют вечным двигателем второго рода.
Спомощью вечного двигателя второго рода можно было бы получить работу за счётохлаждения тела (т.е. единственного источника теплоты) без того, чтобы частьотданного источником теплоты переходила к другим телам. Та часть теплоты,которая передаётся от источника теплоты другим телам в процессе преобразованиятеплоты в работу, представляет собой «остаточное изменение» и называется«компенсационным эффектом» или просто «компенсацией». В этом смысле вечныйдвигатель второго рода может рассматриваться как бескомпенсационный тепловойдвигатель.
Всвязи с введением понятия о вечном двигателе второго рода второе началотермодинамики можно сформулировать ещё и так: вечный двигатель второго роданевозможен. Другими словами, нельзя осуществить тепловой двигатель,единственным результатом действия которого было бы превращение теплотыкакого-либо тела в работу без того, чтобы часть этой теплоты передаваласьдругим телам.
Этоутверждение не только не противоречит, но, наоборот, вполне эквивалентно первойформулировке второго начала термодинамики. Действительно, если бы можно былополучать положительную работу за счёт охлаждения только одного единственногоисточника теплоты и при том так, чтобы вся отданная источником теплотапревращалась в работу без передачи некоторой доли этой теплоты присутствующимтелам с более низкой, чем у источника, температурой, то превратив полученнуюработу в теплоту при температуре более высокой, чем температура источника, мытем самым осуществили бы перенос теплоты к телу с более высокой температуройбез каких-либо остаточных изменений в состоянии участвующих в процессе тел,что, как мы уже знаем, невозможно.
ГЛАВА3: Третье начало термодинамики
Приизучении свойств различных веществ при низких температурах, близких кабсолютному нулю (T = 0), обнаруживается следующая важная закономерность вповедении реальных веществ: в области абсолютного нуля энтропия тела в любомравновесном состоянии не зависит от температуры, объёма и других параметров,характеризующих состояние тела, т.е. при /> /> (где />).
Этотрезультат, являющийся обобщение ряда опытных данных и не вытекающийнепосредственно из первого или второго начала термодинамики, составляетсодержание тепловой теоремы Нернста.
Изтепловой теоремы следует, что вблизи абсолютного нуля теплоёмкости /> и />, равныесоответственно T /> и T />, вследствие равенства нулю при /> производных />и /> обращаются внуль; вообще при T =0 равняется нулю теплоёмкость любого процесса />. Точно так жепри />обращаетсяв нуль и производная /> (а следовательно, и коэффициенттеплового расширения), равная согласно выражению />производной />
Вкаком бы состоянии – жидком или твёрдым, в виде чистого вещества илихимического соединения – ни существовало вещество, энтропия его согласнотепловой теореме при />имеет одно и то же значение (если,конечно вещество в каждом из этих состояний находится в термодинамическом равновесии)так, например, при /> энтропии любого вещества в жидкоми твёрдом состояниях будут равны, а энтропия смеси, состоящей из 1 кмольвещества A и 1кмоль вещества B, будет равна энтропии 1 кмоль их химическогосоединения A и B.
Постоянствоэнтропии при />означает, что в областиабсолютного нуля /> всегда равняется нулю, т.е. любаяиз изотерм совпадает с адиабатой />. Таким образом, всяизотермическая система при />ведёт себя как адиабатическаясистема и может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии, непоглощая теплоты от окружающих тел и не отдавая теплоты им, и. наоборот, всякаяадиабатическая система не отличается в этой области от изотермической.
Изпоследнего следует, что путём адиабатического расширения тела достигнутьабсолютного нуля невозможно. Равным образом нельзя достигнуть абсолютного нуляи с помощью отвода теплоты от тела, поскольку при />каждое из тел при любом процессеизменения состояния сохраняет неизменное значение энтропии, т.е. перестаётотдавать теплоту окружающей среде.
Планкпришёл к выводу, что при температуре абсолютного нуля энтропия всех веществ всостоянии равновесия независимо от давления, плотности и фазы обращается внуль, т.е. />.
Этоутверждение составляет содержание третьего начала термодинамики.
Газы,находящиеся под неисчезающими малыми давлениями, конденсируются притемпературах, значительно больших по сравнению с />, и только при очень малыхдавлениях достигают температур, близких к />. По этому третье началотермодинамики относится в основном к конденсированным системам, т.е к твёрдым ижидким телам (из всех веществ только гелий2 остаётся жидкостью при />и давленияхпорядка 1 бар; все другие вещества переходят в твёрдое состояние до температуры/>
Изтретьего начала термодинамики вытекает следующее важное следствие.
Вблизиабсолютного нуля все термодинамические величины, характеризующие равновесноесостояние тела, перестают зависеть от температуры. Это означает, что частныепроизводные по температуре не только энтропии, как это уже отмечалось ранее, нои всех других термодинамических функций, например, внутренней энергии,энтальпии и др., а также давления и объёма при /> обращаются в нуль.
Третьеначало термодинамики представляет собой макроскопическое проявление квантовыхсвойств материи; в этом смысле оно является точным законом.
Наосновании третьего начала термодинамики по известной величине теплоёмкостиможно вычислить абсолютное значение термодинамических функций. Так, например,значения энтропии и энтальпии тела при заданных температуре и давленииопределяются уравнениями
/>
/>,
причёмстоящее под знаком интеграла значение />берётся при данном давлении />.
Позакону Дюлонга и Пти теплоёмкость твёрдого тела при высоких температурахпрактически постоянна и равна 6кал/град на 1кг ∙ атом.
Третьеначало термодинамики часто формулируют следующим образом: никакими способаминевозможно охладить тело до абсолютного нуля, т.е. абсолютный нуль недостижим.Это, однако, не означает возможность получения температур, сколь угодно близкихк />
ГЛАВА4: Термодинамическое состояние и потенциал
4.1.Функции состояния
Внутренняяэнергия тела U, его энтальпия I и энтропия S являются функциями состояния;поэтому и любая комбинация U, S, и термических параметров p, V, T будетпредставлять собой функцию состояния тела. Из всех этих комбинаций особоезначение имеют те, посредством которых наиболее просто выражается работа,производимая телами при изменении его состояния.
4.2.Максимальная работа
Максимальнаяполезная внешняя работа /> представляет собой работу,которую производит система над внешним теплоизолированным от системы объектомработы в обратимом процессе 1-2 работу, которую должен затратить внешнийисточник работы, чтобы вернуть систему из состояния 2 в исходное состояние 1 втех же самых условиях, т.е. работу обратного обратимого процесса 2 — 1 называютминимальной работой; при этом />.
Всамом общем случае />состоит из двух частей: работы,связанной с изменением объёма, и работы />, не связанной с изменениемобъёма.
Вдальнейшем рассматриваются следующие два случая: 1) работа производитсяодиночным однородным телом при наличии источников тепла разной температуры; 2)работа производится телом. Находящимся в окружающей среде, давление />и температура /> которойнеизменны.
4.3.Максимальная работа тела
Внешнийобъект работы (источник работы) предполагается теплоизолированным от тела,вследствие чего взаимодействие между телом и источником работы имеетисключительно механический характер; в каждой точке обратимого процессаисточник работы оказывает на тело давление. В точности равное давлению тела.
Найдёмвыражение для максимальной работы, совершаемой телом при переходе из начальногосостояния 1 в конечное состояние 2 в условиях когда один из термодинамическихпараметров сохраняет неизменное значение.
Рассмотримв начале обратимый изоэнтропический процесс изменения состояния тела,характеризующийся постоянством энтропии тела: />. В этом случае из первого ивторого начал термодинамики
/>;
/>
или,что то же самое из термодинамического тождества
/>
следует
/>(5)
При/>
/>; />.
Такимобразом, при изоэнтропическом процессе максимальная работа изменения объёмаравняется убыли внутренней энергии, а максимальная полезная внешняя работа,связанная с изменением объёма, равняется убыли энтальпии.
Определимтеперь максимальную работу, производимую при изотермическом процессе, т.е. при />. Рассмотрим сэтой целью обратимый изотермический переход тела из начального состояния 1 всостояние 2 (как начальное, так и конечное состояния вследствие того, чторассматривается обратимый процесс. Являются равновесными и характеризуютсяодним и тем же значением температуры), для осуществления которого может бытьиспользован источник теплоты той же температуры, что и температура тела вначальном состоянии.
Составимиз U, S, T следующее выражение:
F= U – TS. (6)
Функциюсостояния F называют энергией Гальмгольца (ранее она называлась свободнойэнергией).
Нетрудноубедиться, что убыль этой функции, т.е. разность />, численно равна максимальнойработе изменения объёма, совершаемой телом при обратимом изометрическомпереходе из начального состояния 1 в конечное состояние 2. Действительно,согласно первому началу термодинамики
/>,
новследствие обратимости процесса и постоянства температуры тела
/>.
Такимобразом, />
Или
/> (7)
Определиммаксимальную внешнюю работу, которая может быть произведена телом над внешнимобъектом работы при обратимом изометрическом процессе.
Таккак согласно первому началу термодинамики
/>,
апри обратимом изометрическом процессе
/>,
то />.
Величину/>,представляющую собой функцию состояния, называют энергией Гиббса (изобарнымпотенциалом) и обозначают через Ф:
/>. (8)
Какмы только что убедились,
/> (9)
т.е.максимальная полезная внешняя работа при изотермическом процессе равняетсяубыли энергии Гиббса.
4.4.Максимальная работа,
производимаянаходящимся в окружающей среде телом
Еслитело находится в окружающей среде, температура и давление которой постоянны иравны />, />, то полезнаявнешняя работа, которая может быть произведена телом в процессе 1 – 2 надвнешним объектом работы, составляет
/>,
где/>, />, /> -соответственно внутренняя энергия, энтропия и объём тела;
/>, />, /> -соответственно внутренняя энергия, энтропия, и объём всей системы в целом, т.е.тела и окружающей среды.
Максимальнаяработа />производитсятелом при обратимом проведении процесса 1 – 2, когда />; она равняется взятой с обратнымзнаком минимальной работе />, т.е.
/>. (10)
Приэтом предполагается, что вся работа над внешним объектом (источником) работыпроизводиться только телом; окружающая среда с внешним источником работы невзаимодействует и внешней полезной работы не совершает. Соответственно этомупри обратимом изменении состояния окружающей среды на основании термодинамическоготождества имеем
/> .
Таккак при /> изменениеэнтропии окружающей среды и тела связано соотношением />, а по условию постоянства объёмавсей системы в целом />, то это соотношение может бытьпереписано в виде
/>. (11)
Определимтеперь полезную внешнюю работу, производимую адиабатически изолированнойсистемой, которую составляет тело с окружающей средой.
Изолированнаясистема имеет постоянный объём, и по этому вся производимая ею полезная внешняяработа не связана с изменением объёма.
Обратимоеизменение состояния сложной изолированной системы означает следующее.Изолированная система состоит в самом общем случае из отдельных, отличающихсядруг от друга частей (например, по температуре, давлению, составу и т.д.),которые в общем случае могут быть даже не связанны между собой. Энтропия,внутренняя энергия объём системы в целом равны соответственно сумме энтропий,внутренних энергий о объёмов, составляющих систему частей. Когда температура,давление, состав или какие-либо другие свойства разных частей системы различны,то состояние системы не является, естественно, состоянием полноготермодинамического равновесия и должно поддерживаться действием различныхрегуляторов; адиабатических перегородок, жёстких стенок, полупроницаемыхперегородок и т.п. Если действие регуляторов осуществляется достаточномедленно, т.е. квазистатически, так чтобы в любой момент времени каждая изчастей системы находилась в локальном равновесии, а общая энтропия и объёмсистемы сохраняли неизменные значения, то состояние системы будет изменятьсяобратимым образом.
Подставивв уравнение (10) значение />, равное как было сказано выше />, убеждаемся,что максимальная полезная внешняя работа адиабатически изолированной системыпри обратном изменении равняется убыли внутренней энергии системы:
/> (12)
Величина/> представляетсобой максимальную полезную внешнюю работу адиабатически изолированной внешнейсистемы при обратимом изменении её состояния, когда объём /> и энтропия /> системысохраняют неизменное значение.
Изтермодинамического тождества можно получить также выражение для максимальнополезной внешней работы в том случае, когда при обратном изменении состояниясистемы не меняются величины /> и />;
/> (13)
Найдёмтеперь работу, производимую телом при изоэнтропическом процессе. Если состояниетела, находящегося в окружающей среде, изменяется изоэнтропически, то />, и поэтомусогласно уравнению (10) максимальная полезная внешняя работа тела
/>. (14)
Еслидавление тела при изоэнтропическом процессе не меняется и равняется давлениюокружающей среды, т.е. />, то на основании выражения (11)
/> (15)
Выражение(13) сохраняет свою силу и в том случае, если давление тела в начальном иконечном состояниях равно давлению окружающей среды />, />, а в промежуточных состояниях />, т.е. тело вначальном и конечном состояниях находится в равновесии с окружающей средой, а впромежуточных состояниях равновесие между телом и средой отсутствует.
Посколькутело вместе с окружающей средой представляет собой адиабатически изолированнуюсистему, то уравнение (13) определяет также полезную внешнюю работу адиабатическиизолированной системы при условии />, />.
Вычислим,далее, работу производимую телом в изометрическом процессе, когда температуратела равна температуре окружающей среды, т.е. />. Если к тому же объём тела неменяется, т.е. />, то согласно выражению (10)
/> (16)
Ясно,что при /> полезнаявнешняя работа не связана с изменением объёма тела, т.е. равна />.
Выражение(14) справедливо и в том случае, когда в промежуточных состояниях /> и />, но в конечноми начальном состояниях />, />.
Еслинеизменно давление тела, а температура тела равна температуре окружающей среды(или если в начальном и конечном состояниях />, />), то
/> (17)
4.5.Максимальная работа
припереходе тела в состояние равновесия
сокружающей средой
Найдёммаксимальную полезную внешнюю работу, производимую телом над внешним объектомработы при переходе тела из начального состояния 1 (которое предполагаетсяравновесным) в состояние 0 равновесия с внешней средой, имеющей постояннуютемпературу /> идавление />.Полезная внешняя работа, производимая при обратном переходе, на основаниипервого и второго начал термодинамики
/>
или
/> (18)
где/> естьэксергия.
Эксергияне является однозначной функцией состояния тела. Действительно, в том же Самоасостоянии тело будет иметь различное значение эксергии в зависимости оттемпературы /> окружающейсреды. По этому величина /> является по существувспомогательной; введение её обусловоено лишь некоторым удобством при расчётах,связанных с техническими приложениями.
4.6.Термодинамические потенциалы
Поаналогии с механикой, где работа в поле консервативных сил численно равняетсяразности потенциалов в начальной и конечной точках, функции />, />, />, />, разность значенийкоторых в двух состояниях представляет собой согласно выражениям (5) – (17)максимальную полезную внешнюю работу, производимую системой при обратномпереходе в соответствующих условиях из одного состояния в другое, получилиназвание термодинамических потенциалов. Каждый из термодинамических потенциаловявляется однозначной функцией состояния системы.
Втермодинамике понятие термодинамического потенциала относят ко всей системе вцелом (тогда как в физике обычно имеют дело с удельным потенциалом).
Произведение/> называютиногда «связанной энергией». Это название станет понятным, если вспомнить, чтопри обратном изометрическом процессе вся работа совершается за счёт энергииГельмгольца />,а величина- />,составляющая вместе с /> внутреннюю энергию тела, в работуне преобразуется.
Глава5: Фаза равновесия и фаза превращения
5.1.Фазовые переходы
Всякоевещество может находиться в разных фазах, которые представляют собой различныеагрегатные (т.е. газообразное, жидкое, кристаллическое и плазменное)состояниявещества, а в случае кристаллического состояния также аллотропные разновидностипоследнего. Каждая из фаз является однородной системой с одинаковымифизическими свойствами во всех её частях. Характерная особенность фаз – наличиеграниц, отделяющих данную фазу от соприкасающихся с ней других фаз. Присущаяфазам пространственная разграниченность позволяет производить механическоеразделение их.
Веществоможет переходить из одной фазы в другую; этот переход называется фазовымпереходом или фазовым превращением.
Переходвещества из конденсированной (т.е. твёрдой или жидкой) фазы в газообразнуюназывается испарением или парообразованием (а для твёрдого тела, кроме того,возгонкой или сублимацией); обратный переход называется конденсацией. Переходиз твёрдой фазы в жидкую называется плавлением, а обратный переход из жидкойфазы в твёрдую – затвердеванием или кристаллизацией.
Фазовыепереходы сопровождаются поглощением или выделением теплоты, называемой теплотойфазового перехода (удельная теплота фазового перехода обозначается через />).
5.2.Общие условия равновесия фаз
Равновесноесосуществование нескольких соприкасающихся между собой различных фаз веществаназывается фазовым равновесием. Чтобы найти условия фазового равновесия,рассмотрим с начала равновесное состояние системы, состоящей из двух фаз одногои того же вещества.
Длятого чтобы было равновесие между обеими соприкасающимися фазами вещества,обязательно так же, как и для однородного тела. выполнение условиймеханического и теплового равновесия – одинаковые давления и температура обеихфаз. Однако в отличие от однородного тела для равновесия сосуществующих фаз,каждая из которых может переходить в другую, этих условий недостаточно. Дляравновесия требуется, кроме того, чтобы не происходил преимущественный ростодной фазы за счёт другой, т.е. чтобы устойчивость фаз в состоянии равновесиябыла одинаковой. Это третье условие находится из общих условий равновесия.
Предположим,что давление и температура двухфазной системы постоянны и равны />и /> (под давлением итемпературой двухфазной системы подразумеваются давление и температура любой изфаз, поскольку при равновесии обе фазы имеют одно и тоже значение /> и /> ).
Припостоянных /> и/> энергияГоббса системы в состоянии равновесия согласно условию термодинамическогоравновесия системы, находящейся при постоянных давлении и температуре, являетсяминимумом энергии Гоббса Ф системы: />, должна иметь минимум, т.е. dФ=0.Но в рассматриваемом случае двухфазной системы
/>; />; />,
такчто при условии равновесия принимают следующий вид:
/>
или,учитывая, что />, получим
/>.
Таккак />, то
/> (19)
Полученноеуравнение и представляет собой искомое третье условие равновесия фаз.
Следовательно,условием равновесия двухфазной системы является равенство давлений и температуробеих фаз и их химических потенциалов:/>; />; /> (20)
Список литературы
«Термодинамика»учебное пособие для вузов, 1972г. авторы М.П.Вукалович и И.И.Новиков
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта referat.ru/