термично равновесие

Според втория закон на термодинамиката, във всяка изолирана (т. Е. Не изпитва никакви въздействия от други органи) на системата спонтанно се случи само онези процеси, които го водят до състояние, което не се променя, освен това с течение на времето. Такова състояние на системата се нарича топлинно равновесие. Това може да бъде постигнато в системата и когато не е изолиран, но е в постоянно външни условия.

Добре известен пример: топлина винаги се движи от горещата до студената тялото, докато температурата на двете тела няма да бъдат еднакви и е установено, не термично равновесие.

Въпреки това, концепцията на термично равновесие е много по-сложно, отколкото просто изравняване на температурата поради пренос на топлина. Ето още един, също е типичен пример. Сложете вода в празен съд и плътно го затворите. Вода започва да се изпари в контейнера и има определено количество водна пара. Тя ще се увеличи, докато се установи топлинно равновесие, а след това остава постоянна. Промяна на външни условия: повишаване на температурата. Количеството на водна пара и налягането отново започва да нараства, докато се установи нова термично равновесие, съответстваща на новия температура. Всяка нова термично равновесие ще съответства съвсем сигурно, налягането на водната пара на равновесие.

От гледна точка на кинетичната теория на термично равновесие се появява в резултат на равни скорости напред и назад процеси. В горния пример - еднакви скорости на изпарение и кондензация. Трябва да се подчертае, че равенството е доволен само от средните (не твърде малки периоди от време, а не твърде малки обеми); Понякога преход и за малки до малък обем отклонения от термично равновесие, или колебанията причинени от неточно съвпадение противоположно насочени скорости на елементарните процеси в даден момент.

Друг пример. Обърнете смес от газове (водород и хлор) при определена температура. химическа реакция между газовете в системата ще започне образуването на хлороводород: H2 + Cl2 = 2HCl. Налягането на хлороводород ще расте и водород и хлор - е установено спада до термично равновесие. Впоследствие не варира частични налягания на трите газове. Както може да се види от втория закон на термодинамиката, в термично равновесие налягане трите взаимосвързани определено съотношение: P 2 HCl / PH2 PCl2 = конст. Стойността на тази константа зависи само от температурата.

Термично равновесие е стабилна. Ако в предишния пример, след като се установи топлинно равновесие, добавете в един от газовете, които нарушават баланса, но тя отново започна. Например, ако добавите HC1, тя ще lrevraschatsya в H2 и Cl2. докато съотношението на парциалното налягане на газовете няма вече да е същото като по-горе съотношение.

Концепцията на термично равновесие е приложимо, по този начин не само за изравняване на температурата на дължи на пренос на топлина - първият пример, да фазови превръщания - втори пример, или химични реакции - третия пример, но и за всички явления на природата - на физични, химични, биологични, пространство - в всяка система се подчинява на първия и втория законите на термодинамиката.

По този начин, всяка система, при постоянни външни условия с течение на времето винаги идва до състояние на топлинно равновесие и никога не спонтанно от него ще излезе.

Термодинамика установява термични критерии равновесие. Американската физик Георги. У. Гибс, един от основателите на класически и статистически термодинамиката, измислени, за да се изчисли на равновесието термодинамичен потенциал метод, или характерни функции. Според Gibbs, има функции, че в състояние на термично равновесие на минимум, т.е.. Д. ниските възможни стойности при дадените условия. Например, ако процесът се извършва при дадена температура и налягане, състоянието на термично равновесие достига минимум т.нар Gibbs свободната енергия; термично изолирана система с постоянен обем, - .. вътрешната енергия и т.н. Спонтанно обработва се появят в такава посока, че споменатото намаляване функция и достига минимум в състояние на термично равновесие.

Функция е критерий за равновесие, може да се изчисли по два начина: с помощта на законите на термодинамиката, въз основа на експериментални данни за процеса на топлинна - изпаряване, химически реакции и др teplbem кости и т.н., както и използване на кинетичната теория (на базата на информацията, ... свойства на частиците - масите, инерционни моменти, вибрационни честоти и т.н.) ...