термодинамично равновесие
Условията на равновесие в процеса за пренос на топлина (топлинно равновесие) се определя чрез относително прости измервания фаза контакт температури. Механично равновесие (когато импулс прехвърляне) се открива чрез равенството на измереното налягане директно в контакт фази. Много по-трудно да се определят условията на равновесие на системата в процесите на трансфер на маса. Следователно, това равновесие е предназначен да бъде в центъра на вниманието.
Процесът на масов трансфер от една фаза към друга в изолира затворена система, състояща се от две или повече фази настъпва спонтанно и потоци, докато между фазите при тези условия (температура и налягане) е установен подвижна фаза равновесие. Тя се характеризира с това, че за единица време от първата фаза на втория компонент преминава същите молекули от втората към първата (т.е., преференциално прехвърляне на вещества от една фаза към друга не присъства). Достигайки състояние на равновесие, системата не може да има без никакви количествени и качествени промени за неопределено време, докато някакво външно въздействие не го изведе от това състояние. Така, състоянието на изолирана система се определя само от вътрешни условия на равновесие. Поради силни наклони и съответните настройки потоци трябва да бъдат нула:
където Т - температура; P - налягане; ми - химически потенциал на I-ти компонент.
Тези изрази се наричат условия, съответно, термични, механични и химически (материал) баланс. Всички спонтанни процеси се случват в посока на постигане на баланс. Колкото по системата се отклонява от равновесното състояние, толкова по-висока скорост на прехвърляне на вещества между фазите поради увеличаване на движеща сила, причинява процеса. Следователно, вещества за транспортните процеси, за да се предотврати създаването на равновесно състояние, който се подава към система или вещество енергия. На практика, в отворени системи, това състояние обикновено се реализира чрез създаването на относителните фази на движение в устройства с противоток, съвместно ток или други схеми на транспортните потоци.
От втория закон на термодинамиката, който спонтанно процеси ентропията S на системата се увеличава и състоянието на равновесие достига максимална стойност, т.е. В този случай, DS = 0.
Това състояние, както и три предишни състояние да определи равновесие.
Химическата потенциал DMI се определя като увеличаване на вътрешния енергиен U на системата, когато се добавят към безкрайно количество система мола и отпадъци компонент, свързан с количеството на веществото при постоянен обем V, на ентропията S и броя на моловете на всяка от другите компоненти NJ (където п = L, 2, 3, ..., й).
Обикновено, химически потенциал може да се дефинира като всяко увеличение на термодинамични потенциал на системата при различни постоянни параметри: Gibbs енергия G - при постоянна P налягане, температура Т и NJ; енталпия Н - при постоянна S, Р и Ню Джърси.
Химичният потенциал зависи не само от концентрацията на компонента, но също така и от вида и концентрацията на други компоненти на системата. За идеална смес газ мл зависи само от концентрацията и температурата на компонента:
където ми е стойността при стандартно състояние (обикновено при Pi = 0.1 МРа), зависи само от температурата; Pi - парциално налягане на сместа от изо-ОТПАДЪЦИ компонент; - налягането на аз-ти компонент в стандартната състояние.
Химическата потенциал характеризира способността на компонент на изхода на тази фаза (изпаряване, кристализация и други подобни). В една система, състояща се от два или повече етапи на прехода на компонент може да настъпи спонтанно само от фазата, в която по-голям неговия химичен потенциал във фаза с по-ниска химическа потенциал. В равновесие химическата потенциал на компонент в двете фази е идентичен.
Като цяло, химичен потенциал може да се запише като:
където AI - смес активен ОТПАДЪЦИ I-компонент; и GI XI мол фракция, съответно, и коефициент на активност на компонент и отпадъци.
коефициент Gi активност е количествена мярка неидеални поведение ОТПАДЪЦИ I-компонент на сместа. Ако GI> 1 отклонение от идеалното поведение се нарича положителен, когато GI <1 - отрицательным. Для отдельных систем gi £ 1. Тогда аi = хi ‚ и уравнение принимает вид:
За идеални системи, химическата потенциал може да се изрази и с помощта на нестабилността на компонентите на фантастична в:
Къде -letuchest-тото компонент в стандартните условия. Стойностите на изкуствен интелект и фантастична намерени в справочници.
При извършване на процесите работни среда (газ, пари, течност) са в равновесно състояние, което не може да се опише чрез термодинамичните параметри. За описание на nonequilibrium държавни системи въведе допълнителна nonequilibrium или разсейване, параметрите на които се използват като силни наклони на термодинамични променливи - температура, налягане, плътност и химически потенциал съответния разсейване потоци, свързани с предаване на енергия, маса и скорост.
Наличието на тази фаза във фаза или равновесие е възможно само при определени условия. Чрез промяна на тези условия равновесието на системата се разграждат, има промяна или фазов преход на вещество от една фаза към друга. Възможното съществуване на тази фаза в равновесие с другите фази се определя по правило или практика на равновесие Gibbs фаза:
където С - степени на свобода (налягане, температура, концентрация) - минималния брой параметри, които могат да варират независимо един от друг, без да се нарушава система; F - броя на фазите на системата; к - броя на независими компоненти на системата; п - брой на външни фактори, влияещи върху положението на равновесие в системата.
Метод за прехвърляне маса п = 2, от външни фактори, в този случай, са температурата и налягането. Тогава изразът не стане
Така правило фаза за определяне на броя на параметрите, които могат да бъдат променени без да се нарушава равновесието на системата фаза. Например, за един компонент система в равновесие "течност - пари" е броят на степените на свобода:
Т.Е. налягане или температура - в този случай, само един параметър може да се настрои произволно. Така, един компонент система има уникална връзка между температурата и налягането в равновесни условия. Например, широко разпространените референтни данни - връзка между температурата и налягането на наситените водни пари.
За единична равновесие компонент система, състояща се от три фази "твърдо вещество - течност - пара", броят на степените на свобода, равно на нула: G = 1 - 3 + 2 = 0.
Например, системата "вода - лед - вода пара" е в равновесие при налягане от 610,6 Ра и температура от 0,0076 ° С
За двукомпонентна система в равновесие "течност - пара" степени на свобода С = 2 - 2 + 2 = 2. В този случай, една от променливите (например, налягане) са определени за да се получи ясна връзка между температурата и концентрацията или (при постоянна температура) между налягане и концентрация. Връзката между параметри (температура - концентрация, налягане - концентрация) конструирани равнинни координати. Такива схеми обикновено се наричат фаза.
Така правило фаза определя възможността за съществуване на фазите, но не показва количествено прехвърляне на материята между фазите.