химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

(на величину AS) должно сопровождаться возрастанием энтропии тел, находящихся во внешней среде и взаимодействующих с системой, на величину, равную или превосходящую уменьшение энтропии системы:

ASBHemH 2? — AS,

где Давивши — приращение энтропии внешней среды.

Для любого бесконечно малого процесса как обратимого, так и необратимого, количество теплоты, полученное системой* согласно уравнению (1.7) равно

q = dH- Vdp+w'.

Подставляя это выражение в (1.24а), получим:

TdS^dH — Vdp + wf. (1.26)

Из (1.6а) получается:

TdS^dU + pdV+w'. (1.26а)

Уравнения (1.26) и (1.26а) можно использовать для количественных расчетов изменения энтропии системы, если применять их только к обратимым изменениям состояния и, следовательно, брать в них знак равенства.

Изложенная выше формулировка постулата второго начала термодинамики непосредственно приводит к количественному выражению этого начала в виде уравнений (1.25) и (1.26) и других, которые удобны для применения к решению химических проблем. Однако исторически учение о втором начале термодинамики развивалось иным путем.

В 1824 г. появилась замечательная работа молодого французского инженера Карно, в которой впервые, по существу, была высказана идея, развитие которой привело к созданию учения о втором начале термодинамики. Исходя из представлений общепринятой в то время теории теплорода, Карно доказал, что максимальное значение КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (к. п. д.) любой непрерывно действующей тепловой машины зависит только от температуры нагревателя и холодильника и не зависит от того, какое в ней применено «рабочее тело», производящее работу за счет энергии, получаемой рабочим телом в форме теплоты от нагревателя. Клаузиус, а также В. Томсон (Кельвин) показали, что, несмотря на то, что Карно пользовался отвергнутой в дальнейшем наукой теорией теплорода, его основные выводы оказываются правильными,, если принять дополнительно следующий постулат:

теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому — ПОСТУЛАТ КЛАУЗИУСА.

Этот постулат не вытекает из первого начала термодинамики и является самостоятельным законом природы, который находится в полном соответствии со всем опытом человечества. Однако формулировка постулата, данная Клаузиусом, допускала неоднозначное толкование этого закона. Поэтому в дальнейшем развитии учения о втором начале термодинамики были высказаны другие формулировки постулата второго начала, более строгие. Планку принадлежит, вероятно, наиболее удачная:

невозможно построить периодически действующую машину *, которая производила бы только поднятие груза и охлаждение резервуара тепла — ПОСТУЛАТ ПЛАНКА,

г. е. такую машину, единственным результатом действия кото* рой было бы совершение работы за счет энергии, полученной в форме теплоты от некоторого одного внешнего тела («термостата») **.

* Под «периодически действующей» понимают такую машину, в которой рабочее тело совершает работу иад внешними телами и поглощает энергию от внешних тел в форме теплоты, периодически возвращаясь в исходное состоя» иие, т. е. совершает круговые процессы или циклы.

** Такую невозможную машину называют «перпетуум мобиле» (perpetuum mobile) — вечный двигатель — 2-го рода.

3* В работе Карио таким рабочим телом служил идеальный газ.

Постулат Планка может служить основой для учения о втором начале термодинамики. Применим его к круговому процессу, носящему название цикл Карно, который лежит в основе тепловой машины, исследованной им. В этой машине некоторое произвольное «рабочее тело»3*, имеющее объем V\ и находя-* щееся под давлением pi, расширяясь до объема V2 и давления р2, производит работу W\ (рис. 1.2). Температура тела во время этого процесса поддерживается постоянной, равной T\, за. счет ОБРАТИМОГО поглощения энергии в форме теплоты в количестве Qi от некоторого термостата, имеющего температуру /1,.

Рис. I. 2. Цикл Карно.

равную температуре тела*. Этот термостат называют «нагревателем». Происходящий здесь процесс изображен на рис. 1.2 изотермой АВ. Точка А соответствует начальному состоянию тела, точка В— концу изотермического расширения. Затем контакт тела с нагревателем прекращается и оно продолжает V, V4 v2 Vj V расширяться адиабатически (Q —

= 0), совершая работу Шг, причем объем и давление тела становятся равными Уз и р3 (точка С), а температура падает до t2. Далее тело сжимается изотермически, для чего оно приводится в контакт с другим термостатом (холодильником), имеющим температуру t2 <С t\. Сжатие продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто состояние тела, отвечающее точке D, лежащей на той же адиабате, что и точка А, т. е. на адиабате AD. При этом рабочее тело совершит работу ш3 (до3 Наконец адиабатическим сжатием возвратим рабочее тело в исходное состояние (р(, Vi, точка А). В этом адиабатическом процессе рабочее тело совершает работу W4 (отрицательную). Предполагается, что все четыре процесса, составляющие цикл Карно, производятся обратимо.

Общая работа, совершаемая рабочим телом за весь обратимый цикл, равна W — w\ -f- ш2 -f- ш3 -f- W4. Для наглядности можно представить себе, что результатом производимой рабочим телом работы W, является подъем (или опускание) некоторых грузов на соответствующую высоту. Таким образом, мы принимаем за систему — рабочее тело, а нагреватель, холодильник и грузы составляют внешний мир по отношению к ней. На рис. 1.2 эта работа выражается площадью замкнутой поверхности ABCDA, ограниченной двумя изотермами и двумя адиабатами. Общее количество теплоты, полученное рабочим телом от внешних тел (термостатов), равно: Q\ -f- Q2 = Qi—l&f* Для краткости мы будем в дальнейшем иногда употреблять термин «поглощение (выделение) теплоты» вместо строгого, ио слишком длинного выражения «получение телом энергии посредством процессов теплопереиоса».

** Количество энергии, полученной рабочим телом в форме теплоты в •первом (изотермическом) процессе от нагревателя Qi > 0, а полученной от холодильника Q2 < 0, т. е. Qz величина отрицательная.

Так как в конечном итоге рабочее тело совершило круговой процесс и вернулось в исходное состояние, то по первому началу термодинамики общее изменение внутренней энергии системы равно нулю: AU =0. Следовательно:

Ql — \Q2\ — W = Ql + Q2 — W = AU = Q или Q1-IQ2| = QiH-Q2=^

т. е. количество работы, совершенной системой (рабочим телом) на протяжении всего цикла Карно, равно разности теплот, полученной телом от нагревателя и переданной им холодильнику. Величина

^o6P = (Q. + Q2)/Q1 = ^/QJ

называется коэффициентом полезного действия (к. п. д.) машины Карно. Эта величина показывает долю энергии, полученной рабочим телом в форме теплоты от нагревателя, использованную для получения работы W. Очевидно, что к. п. д. обратимого цикла Карно должен лежать в пределах: 1 ^ rj ^ 0. При одном и том же значении Q\ к.

страница 8
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
восстановление крыла без покраски
земельный участок новорижское шоссе без подряда
купить обеденный стол в интернет магазине
моноколесо ninebot one c+ с гарантией

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(18.11.2017)