Принцип Ле Шательє-Брауна
Розглянуте вище опис оборотних термодинамічних процесів за допомогою термодинамічних потенціалів не дозволяє зробити висновок про стійкість того чи іншого рівноважного стану. Загальна умова стійкості рівноваги ізольованих систем може бути сформульовано на основі закону зростання ентропії. З цього закону випливає, що зростання ентропії ізольованої системи відбувається до тих пір, поки в ній не загасають всі незворотні процеси. У цьому випадку ентропія досягає максимального значення. Отже, умова стійкості можна сформулювати наступним чином:
Якщо ентропія адіабатично ізольованої рівноважної системи приймає максимальне значення, то її стан термодинамічно стійко.
Дана умова означає, що при стійкому термодинамічній рівновазі ентропія адіабатично ізольованої має екстремум:, де – ентропія системи в стані термодинамічної рівноваги. Отже, в стані стійкої рівноваги перша варіація ентропії ізольованої термодинамічної системи дорівнює нулю:, а друга її варіація – менше нуля:. У даному випадку під варіацією ентропії розуміється її нескінченно мала зміна при нескінченно малій зміні параметрів стану, які призводять до перекладу системи в нерівноважний стан. Умова рівності нулю першої варіації ентропії дає необхідна умова рівноваги ізольованої системи, а нерівність – достатня умова стійкості рівноважного стану.
На термодинамічну систему, що знаходиться в стані стійкої рівноваги, можуть впливати зовнішні фактори, що виводять її з цього стану. Реакцію системи на ці дії можна якісно визначити на основі принципу Ле Шательє-Брауна, запропонованого в 1884 році французьким хіміком Анрі Луї Ле Шательє (1850 – 1936) та обгрунтованого в 1887 році німецьким фізиком Карлом Фердинандом Брауном (1850 – 1918):
Зовнішні впливи, що виводять термодинамічну систему зі стану стійкої рівноваги, викликають у ній протікання процесів, які зменшують вплив зовнішніх збурень.
Протидія зовнішнім впливам протікають в системі процесами нагадує відоме в електродинаміки правило Ленца, яке стверджує, що індукційний струм в провідному контурі завжди спрямований так, що б протидіяти зміні магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром.
Сформульований принцип дозволяє передбачити напрямок протікання процесів в термодинамічній системі, яка виводиться зі стану стійкої рівноваги зовнішніми впливами. Розглянемо наочний приклад застосування принципу Ле Шательє-Брауна. Нехай є суміш льоду і води, що знаходиться в стані стійкої рівноваги. Якщо цієї суміші повідомити деяку кількість теплоти, то лід почне танути і суміш не нагріється. Тобто, що протікає в системі процес танення льоду буде послаблювати зміни, викликані підведенням теплоти.
Related posts:
- Третій закон термодинаміки – доповідь Пам’ятайте красиве слово “ентропія”? Для тих, хто призабув, нагадаємо, і спробуємо розповісти про те, що таке ентропія таке простими словами: Ентропія – це міра хаосу в будь-якій системі. В якості системи може виступати Ваш письмовий стіл або каструля з борщем, або навіть ця, ну як її… Всесвіт! Чим менше в системі порядку, тим більше ентропія. […]...
- Другий і третій початок термодинаміки Термодинамічний опис різних фізичних процесів з використанням тільки першого закону термодинаміки є неповним, оскільки не враховує факту існування в природі незворотних процесів. Для побудови адекватної теорії треба було введення додаткового постулату, що отримав назву другого початку термодинаміки. Введення цього почала дозволило розділити опис рівноважних (оборотних) і нерівноважних (необоротних) процесів. До категорії оборотних відносяться процеси, для […]...
- Ентропія – що це таке? Ентропія це, в широкому сенсі, міра хаосу в якій-небудь системі. У перекладі з грецької “ентропія” означає “перетворення, перетворення”. Наголос у слові “ентропія” ставиться на букву “і”. Спочатку термін “ентропія” використовувався в термодинаміки для вимірювання кількості способів, якими будь-яка термодинамічна система може бути впорядкована. Сьогодні цей термін вживається в самому широкому спектрі контекстів: від музики до […]...
- Теплова смерть Всесвіту Відповідно до другого початку термодинаміки, якщо в ізольованій системі мають місце незворотні процеси, то ентропія такої системи може тільки зростати. Реальні процеси, як свідчить досвід, є незворотними. Вони супроводжуються мимовільним перетворенням енергії в теплоту (розсіювання енергії). При цьому внаслідок теплообміну температури тіл вирівнюються. Такі процеси йдуть відповідно до закону збереження енергії і з законом зростання […]...
- Конфігурація молекул При грі в кості число сім випадає частіше, ніж будь-яке інше число, тому що воно утворюється в результаті більшого числа довільних комбінацій інших чисел. Абсолютно з тих же міркувань число молекул, що знаходяться в якомусь даному стані (конфігурації), буде залежати від кількості енергетичних рівнів, що відповідають даній конфігурації і доступних для молекул. Переважатимуть конфігурації, відповідні […]...
- Ентропія і термодинамічна ймовірність Другий закон термодинаміки стверджує, що всі необоротні процеси (а такими є практично всі теплові процеси, в усякому разі, всі процеси, які протікають природно) йдуть так, що ентропія тіл, які беруть у них участь, зростає, прагнучи до максимального значення. Максимальне значення ентропії досягається тоді, коли система приходить в рівноважний стан. Разом з тим вище вже зазначалося, […]...
- Другий закон термодинаміки Як і перший закон, другий закон термодинаміки представляє собою узагальнений опис явищ природи. У своїй класичній”формулюванні він стверджує неможливість побудови машини, що працює постійно за рахунок тепла, що переноситься від менш нагрітого до більш нагрітого тіла. Цю формулювання можна спростити, сказавши, що теплота завжди переноситься в напрямку зменшення температури, подібно молекулам стисненого газу, які завжди […]...
- Лазер, принцип дії лазера Лазер – це пристрій, який перетворює різні види енергії (електричну, світлову, теплову, хімічну та інші) в енергію когерентного електромагнітного випромінювання оптичного діапазону. У простих джерелах світла (нагріті тіла, лампи розжарювання та інші) атоми отримують енергію за рахунок збудження валентних електронів, які знаходяться на зовнішніх електронних оболонках. Перейшовши в збуджений стан, електрон атома приблизно через 10-8-10-7 […]...
- Методи розрахунку термодинамічних процесів Розглянуті в попередніх розділах початку термодинаміки можуть бути застосовані до розрахунку різних термодинамічних процесів, як для рівноважних, так і для нерівноважних систем. Для розрахунку рівноважних систем найбільш кращим є метод термодинамічних потенціалів. Цей метод дозволяє розраховувати параметри стану без детального аналізу всіх процесів, що протікають при переході термодинамічної системи з одного рівноважного стану в інший. […]...
- Принцип відносності Галілея – доповідь Щоб зрозуміти, що відбувається з тілами, які рухаються з високими швидкостями, слід більш детально розглянути принцип відносності Галілея. Отже, давайте уявимо, що ми знаходимося на кораблі, в каюті якого немає ні вікон, ні будь-яких інших отворів, через які можна було б подивитися на оточення корабля. Питання: чи зможемо ми визначити, рухається корабель рівномірно або нерухомий? […]...
- Принцип внутрішнього згоряння: будову та принцип роботи Погодьтеся, що сьогодні неможливо уявити собі сучасний світ без автомобілів, поїздів, теплоходів і так далі. Але ж так було не завжди. Ще зовсім недавно якихось двісті років тому єдиним засобом пересування по землі крім власних ніг були коні. Коні возили вози, вози, карети, навіть вагони по рейках. І думка про те, що все це можна […]...
- Оборотність реакцій Хімічна реакція називається оборотною, якщо в даних умовах протікає не тільки пряма реакція (>), але також і зворотна реакція т. Е. З вихідних речовин утворюються продукти і одночасно з продуктів виходять реагенти: Оборотні реакції не доходять до кінця. Концентрації реагентів зменшуються, що призводить до зменшення швидкості прямої реакції. Швидкість же зворотної реакції постійно зростає, оскільки […]...
- Принцип відносності Галілея – коротко Принцип відносності Галілея (1564-1642) говорить: У інерційних системах відліку всі процеси протікають однаково, якщо система нерухома або рухається рівномірно і прямолінійно. В даному випадку мова йде виключно про механічних процесах. Що це означає? Це означає, що якщо ми, наприклад, будемо плисти на рівномірно і прямолінійно рухається поромі через туман, ми не зможемо визначити, рухається паром […]...
- Практичне застосування ефекту Біфельда-Брауна Щоб ефект Біфельда-Брауна працював, необхідно застосовувати потужне джерело високої напруги, що не завжди безпечно. Спочатку винахідник після відкриття цього явища намагався застосувати його для створення великих літальних апаратів, здатних переносити людини як літак, а також піднімати його в космос. Спеціально для цього в своїй лабораторії він побудував великий апарат довжиною 7,5 м у вигляді диска. […]...
- Механічна рівновага Розділ механіки, в якому вивчаються умови рівноваги тіл, називається статикою. З другого закону Ньютона випливає, що, якщо векторна сума всіх сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю, то тіло зберігає свою швидкість незмінною. Зокрема, якщо початкова швидкість дорівнює нулю, тіло залишається в спокої. Очевидно, що тіло може спочивати тільки по відношенню до однієї певній системі координат. […]...
- Плавлення льоду Плавлення льоду являє собою спонтанний процес, хоча необхідна теплова енергія надходить до льоду з навколишнього середовища. Тому мимовільне протягом процесу має бути пов’язане зі зміною ентропії льоду. Розглядаючи процес плавлення на молекулярному рівні можна бачити, що молекули, перебуваючи в рідкій фазі, мають значно більшою свободою руху. Свобода пересування молекул води, що входять до складу кристалічної […]...
- Термодинаміка (формули) Внутрішня енергія одного моля одноатомного ідеального газу: Робота газу при розширенні (стисканні): Перший закон термодинаміки ΔU = Q – A; Q = ΔU + A. Рівняння Пуассона для адіабати: Робота газу в адіабатичному процесі: A = CV(T2 – T1). Формула Р. Майєра: Cp = CV + R. Молярна теплоємність при постійному об’ємі: Молярна теплоємність твердого […]...
- Термодинамічна система Термодинамічною системою називається макроскопічне тіло або система тіл, які можуть взаємодіяти один з одним і з оточуючими тілами. Склянку з водою – приклад термодинамічної системи. Термодинамічна система складається з настільки великого числа частинок, що абсолютно неможливо описувати її поведінку шляхом розгляду руху кожної молекули окремо. Однак саме грандіозність числа молекул робить непотрібним такий опис. Виявляється, […]...
- Рейд Джона Брауна Уряди штатів висловили свою думку з питання про рабовласництво. Те ж саме зробили Конгрес, президент і Верховний суд країни. З точки зору однієї людини на ім’я Джон Браун, офіційна влада зробили все, щоб рабство і далі спокійно процвітало, в той час як паростки свободи всіляко придушувалися і виполювати. Судячи з усього, марно було чекати сприятливого […]...
- Оборотність хімічних реакцій. Хімічна рівновага Театру ви знаєте, що реакція може йти при сприятливому співвідношенні енергетичного і ентропійного факторів. але якщо ці фактори врівноважують один одного, стан системи не змінюється. У таких випадках кажуть, що системи знаходиться в рівновазі. Хімічні реакції, що протікають в одному напрямку, називають необрітімимі. Більшість хімічних реакцій є обрітімимі. Ця значить, що при одних і тих […]...
- Механічні коливання Коливання – це повторювані в часі зміни стану системи. Поняття коливань охоплює дуже широке коло явищ. Коливання механічних систем, або механічні коливання – це механічний рух тіла або системи тіл, яке володіє повторюваністю в часі і відбувається в околиці положення рівноваги. Положенням рівноваги називається таке положення системи, в якому вона може залишатися як завгодно довго […]...
- Принцип роботи реле Принцип роботи реле – з’єднання / роз’єднання контактів за допомогою електроприводу. Струм протікає через обмотку котушки реле створює магнітне поле, яке притягує якір до сердечника котушки. Цей якір механічно з’єднаний з рухомим (загальним) контактом, який від’єднується від одного контакту (нормально замкнутого) і з’єднується з іншим (нормально розімкненим). Струм в котушці реле може текти, а може […]...
- Вільні коливання Вільні коливання (або власні коливання) – це коливання коливальної системи, які здійснюються тільки завдяки повідомленій енергії (потенційній або кінетичній) при відсутності зовнішніх впливів. Потенційна або кінетична енергія може бути повідомлена, наприклад, в механічних системах через початковий зсув або початкову швидкість. Тіла, що вільно коливаються, завжди взаємодіють з іншими тілами і разом з ними утворюють систему […]...
- Другий початок термодинаміки Причиною всіх змін тієї ж води в природі є дію ще одного фундаментального закону природи, відомого під назвою другого закону термодинаміки. При контакті двох тіл з різною температурою тіло, що має вищу температуру, віддає деяку кількість теплоти і остигає, а тіло, що має більш низьку температуру, отримує деяку кількість теплоти і нагрівається. Відповідно до першого […]...
- Принцип Ферма В основу геометричної оптики замість розглянутих законів може бути покладено принцип Ферма. Він стверджує, що світло поширюється по такому шляху, для проходження якого йому потрібно екстремальний час, тобто час має бути або мінімальним, або максимальним, або однаковим для всіх можливих шляхів. В останньому випадку всі шляхи світла між двома точками опиняються таутохронность, тобто вимагають для […]...
- Принцип роботи теплових машин З найдавніших часів люди користувалися енергією палива для приготування їжі, обігріву житла та обробки металів. Але після появи теплових двигунів особливе значення набуло застосування енергії палива для приведення в рух різних механізмів. Зрозуміло тому, наскільки важливо знати способи найбільш ефективного використання палива для здійснення роботи. Для використання внутрішньої енергії тіла потрібно її “відняти” у тіла. […]...
- Принцип відносності Галілея Будемо виробляти різні механічні досліди у вагоні поїзда, що йде рівномірно по прямолінійній ділянці шляху, а потім повторимо ті ж досліди на стоянці або просто на земній поверхні. Будемо вважати, що поїзд іде абсолютно без поштовхів і що вікна у потязі завішені, так що не видно, йде поїзд чи варто. Нехай, наприклад, пасажир вдарить по […]...
- Основні поняття теорії коливань Коливання – це процеси, які мають яку або ступінь повторюваності в часі. Вільні (власні) коливання – це коливання, які надають самі собі системи, викликані первинним короткочасним зовнішнім збудженням. Коливальна система – це така система, яка здатна виробляти вільні коливання. Коливальна система відповідає таким умовам: 1) необхідно становище стійкої рівноваги; 2) необхідний фактор, який не дозволяє […]...
- Принцип золотого перерізу в макроекономіці Концентрація продавців на ринку відображає відносну величину і кількість підприємств, що діють в галузі. Чим менше число підприємств, тим вище рівень концентрації. При однаковому числі підприємств на ринку не відрізняються один від одного рівень концентрації нижче. Рівень концентрації впливає на поведінку підприємства: чим вище рівень концентрації, тим більше підприємства залежать один від одного. Результат самостійного […]...
- Умови рівноваги фаз При описі просторово неоднорідних середовищ застосовно розбиття їх на деяке число однорідних за складом частин, розділених кордонами розділу. Макроскопічна частина середовища (речовини), що має однорідний фізико-хімічний склад, називається фазою. Далі нами будуть розглядатися термодинамічні системи, для опису фаз яких застосовні методи рівноважної термодинаміки. Знаходяться в рівновазі термодинамічні системи не обов’язково повинні представляти собою однорідну середу, […]...
- Термодинамічні стани і термодинамічні процеси В курсі механіки було введено поняття фізичної системи (системи тіл), для опису якої були використані закони динаміки. Таку систему називають механічною системою. Коли крім законів механіки потрібно застосування законів термодинаміки, систему називають термодинамічною системою. Як ми вже відзначали у вступі, необхідність використання цього поняття виникає, якщо число елементів системи дуже велике і руху окремих її […]...
- Теплова рівновага – коротко Щодня ви маєте справу з тілами, що перебувають в різних станах, які характеризуються певними параметрами. Наприклад, макроскопічні системи: шматок льоду, принесений в кімнату взимку, і повітря в кімнаті мають різну температуру. Через деякий час в результаті теплообміну між льодом і повітрям температура льоду підвищиться, а повітря дещо знизиться, лід розтане, що утворилася з нього вода […]...
- Принцип диференційного автомату Диференціальний автомат являє собою пристрій, що об’єднує в одному корпусі пристрій захисного відключення і автоматичний вимикач. Особливістю даного виду приладів є те, що використовувати їх в мережах де нульовий і захисний провідники поєднані недоцільно. При включенні дифавтомати в таку мережу відбуватиметься постійне спрацьовування захисту. Диференціальний автомат Також не рекомендується застосування такого автоматичного вимикача в мережах […]...
- Рівновага двухфазного стану рідина-пар. Критична температура Розглянемо рідину і пар, що знаходяться в стані рівноваги, і розберемося в змінах, які відбуватимуться в такій системі при підвищенні температури кипіння, а, отже, і при збільшенні тиску. Очевидно, що відбуваються в системі змінам відповідає рух точки вгору вздовж рівноважної кривої двухфазного стану. Підвищення температури призводить до розширення рідини, що, в свою чергу, викликає зменшення […]...
- Рух тепла Які процеси можуть протікати в ізольованій системі мимовільно? Чи залежить зміна внутрішньої енергії системи від шляху (способу) її переходу з одного стану в інший? Чи достатньо тільки закону збереження енергії для опису можливих мимовільних процесів в ізольованих системах. Урок-лекція ПЕРШИЙ ЗАКОН (ПЕРШЕ ПОЧАТОК) ТЕРМОДИНАМІКИ. Уявімо, що ми вивчаємо систему матеріальних тіл (це може бути сукупність […]...
- Принцип роботи холодильної машини У теплових двигунах робота здійснюється за рахунок енергії, отриманої від нагрівача. При цьому кількість теплоти, отримана від нагрівача, частково йде на здійснення роботи, а частково передається холодильника. Виникає питання, як здійснити зворотний процес, т. Е. Як передати енергію від менш нагрітого тіла більш нагрітого. Другий закон термодинаміки забороняє такий процес, якщо він єдиний. Однак він […]...
- Фазові переходи I і II роду Існують фазові переходи першого і другого роду. Фазовий перехід I роду. Фазовим переходом першого роду називають процес, при якому стрибком змінюються внутрішня енергія, щільність, ентропія і ін. Властивості фізичної системи. Процес переходу I роду супроводжується поглинанням або виділенням тепла (теплота фазового переходу). Прикладом фазового перетворення I роду є зміни агрегатного стану речовини: перетворення рідини в […]...
- Принцип актуалізму Чому ми віримо, що круговорот речовини порід – це реальність, а не просто цікава ідея? Та тому, що реальність його доводиться наступним фактом. Який би континент ми ні стали досліджувати, ми знайдемо на ньому породи, що відповідають кожній фазі кругообігу, і породи, що представляють собою проміжні градації між фазами. Далі ми знаходимо приклади всіляких переходів […]...
- Принцип роботи трифазного двигуна Електродвигуном називається таке електромеханічний пристрій, що перетворює електричну енергію в механічну енергію. При використанні трифазної системи змінного струму, найбільш широко використовується трифазний асинхронний двигун, так як цей тип двигуна не вимагає в більшості випадків пускового пристрою. Більшість трифазних асинхронних двигунів запускається в роботу за допомогою прямого пуску з використанням комутаційних апаратів. Для кращого розуміння принципу […]...
- Будова і принцип роботи батарейки Гальванічний елемент або, простіше кажучи, звичайна батарейка, на відміну від електричних станцій, не здатна видавати понад великі потужності, але і без неї складно обійтися. Особливо, коли основна електромережа не доступна або, зовсім, не доцільно. Наприклад, наручний електронний годинник або радіоприймач кишеньковий. Гальванічний елемент (електрична батарейка) – являє собою Електроісточник, що функціонує в силу хімічних взаємодій […]...