Кричевский И.Р. Понятия и основы термодинамики (1185131), страница 56
Текст из файла (страница 56)
!6. Т Ьо из э оп %., Марпегпа1!са! апд РЬуз!са( Рарегз, то). 1, СашЬг!66е, 1882; то!. П, Епископ, 1890. 17. М а з з1е и Р., Л. РЬув. ТЬеог. Арр!., 6, 216 (!877). «Статья о характеристических функциях различных флюидов и о теории паров». 18, Г и б б с Дж. В., Термодинамические работы, пер. с англ.; под ред.
В. К. Семенченко, Гостехтеоретиздат, 1950. 19, Не!шйо! 1г Н., АЬЬапд!ип2еп гнг ТЬегшобупагп!Ь сйешВсЬег Ногяапйе, Оз1чга!«рэ К!азз!Ьег бег ехаЫеп %!ззепзсЬаНеп, )Чз !24, Ее)рз!2, 1902. 20. Льюис Д., Рендалл М., Химическая термодинамика, ОНТИ, Химтеорет, !936. 21. Ас1а СЬеш. Бсапб.,!1, 382 (1957). Статья — «Рекомендации Комиссии по физико-химическим символам и терминологии при Международном Объединении по общей и прикладной химии». 22. У м о в Н.
А., Собрание сочинений, т. 1, 1949, 23. Ван ° лер-Ваальс И. Д., Констамм Ф., Курс термостатики, ч, ОНТИ, Гл. ред. хим. лиг., 1936. 24. Н 6 с1«е! Е., Х. Е!ей!госйеш., 42, 753 (!936). Статья — «К теории двойных растворов». 25. В о д н э 3. Е., 3. СЬеш. Ег(., 35, 30 (1958). Статья — «Логарифм «десяти яблок». 26. ТЬегшойупаш!сз РнпсВопз о( Оазез, Ег(!1.
Ьу Р. О)п, чо!. 1, Сопбоп, 1956. 27. С ашрЬе1! Н., %Ьа1 В 5с)епсе) Оочег РцЫ1са11оп, 1952, р, 83, 28 К,еще ну 3. О., А Р)й!озорЬег 1лойз А1 5с)енсе, Рппсе1оп — Ыетч Яегзеу— Тогоп1о — Ыегч Уогй — Ьопйоп, 1959, р. 22. 29. Раковский А. В., Предисловие к русскому переводу [23[. Глава Х! РАЗВИТИЕ, РАВНОВЕСИЕ И СТАБИЛЬНОСТЬ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ Философские взгляды, во многом способствовавшие освоению первого начала термодинамики, создали оппозицию при освоении второго начала, особенно той его части, которая относится к не- статическим процессам.
Саиза аедиа1 енес(игп (причина равна действию). Лейбниц заявил с предельной ясностью: «Суммарное действие момгет полностью воспроизвести равную себе причину» (цит. по [11 т. 1, стр. 194). Простой пример (его нашел Сади Карно) опровергает утверждение Лейбница. При «коротком замыкании» двух источников теплоты с различными температурами суммарное действие не может полностью воспроизвести свою причину.
Пример простой, но заслуга Карно огромная. Карно первый ввел в термодинамику понятие квазистатических процессов. От Карно же началось изучение нестатических процессов. Для квазистатических процессов утверждение Лейбница справедливо. Для иестатических процессов оно ошибочно. Нестатические циклы. Постулаты Томсона и Клаузиуса Квазистатнческий процесс — это последовательность сменяющих один другого (почти) равновесных процессов.
Может показаться, что к квазистатическому процессу предьявляются взаимно противоречивые требования: быть процессом и быть равновесием, т. е. не быть процессом. «Отождествление движения с последовательностью смежных состояний покоя, во время которых движушееся тело находится в равновесии, на первый взгляд кажется абсурдным, Однако движение, составленное из неподвижных состояний, не более и не менее абсурдно, чем длина, составленная из лишенных протяжения точек, или чем время, составленное из не имеющих длительности мгновений» ([2], стр. 129). Квазиста1ический- цикл ведут, нарушая равновесие на границах системы. От границ нарушение распространяется вглубь системы, всегда с конечной скоростью и никогда не с бесконечно большой 237 скоростью.
Восстановление равновесия (при новых уже условиях) тоже происходит всегда с конечной и никогда не с бесконечно большой скоростью. Если нарушать с конечной скоростью равновесие на границах системы, то состояние системы будет конечным образом отличаться от состояния равновесия. Температура (точнее, температуры) системы не будет равна температуре источника теплоты; давлейие (точнее, давления) системы не будет равно внешнему давлению; обобщенная сила Х (точнее, обобщенные силы Х) не будет равна внешней обобщенной силе. Х и т. д. При этих условиях система совершает уже нестатический процесс.
Квазистатический процесс протекает при следующих условиях: каждая из (активных) внутренних обобщенных сил равна соотвегствующей внешней обобщенной силе. При перемене направления квазистатического процесса на обратное абсолютное количество работы, совершаемой обобщенной силой, остается в пределе неизменным, меняется только знак количества работы на обратный. Иначе обстоит дело при нестатическом процессе. Внутренняя обобщенная сила уже не равна внешней обобщенной силе. Знак неравенства у обобщенных сил меняется при перемене направления нестатического процесса на обратное.
При нестатическом процессе всегда преодолавающая обобщенная сила больше преодолеваемой обобщенной силы. Например: при нестатическом расширении системы ее внутреннее давление больше внешнего давления на систему; при нестатнческом сжатии системы уже внешнее давление на систему больше ее внутреннего давления.
Неравенство внутренней и внешней обобщенных сил и перемена знака неравенства при изменении направления нестатического процесса на обратное приводят к следствию: при перемене направления нестатического процесса на обратное изменяются знак и, в отличие от квазистатического процесса, абсолютное значение количества работы. Внутренняя обобщенная сила системы преодолевает при не- статическом процессе сопротивление меньшей внешней обобщенной силы.
Система совершает над источником работы меньшее количество работы, чем при квазистатическом процессе. Внешняя обобщенная сила преодолевает сопротивление меньшей внутренней обобщенной силы. Источник работы совершает большее количество работы над системой, чем при квазистатическом процессе. Абсолютное значение количества квазистатической работы заключено между двумя абсолютными значениями количества не- статической работы (при двух противоположных направлениях не- статического процесса) и является общим пределом этих двух значений при постепенном превращении нестатических процессов в квазистатический процесс.
Абсолютное значение количества квазистатической работы больше абсолютного значения количества нестатической работы, совершаемой системой над источником работы. Абсолютное зна. азз (Х!, 1) чение количества квазистатической работы меньше абсолютного значения количества нестатической работы, совершаемой источником работы над системой. При выбранном правиле знаков для количества работы, прн одном н том же направлении квазистатического и нестатического процессов, но независимо от этого направления, справедливо неравенство (для алгебраических количеств работы): сетднест < мтннваанст В квазистатическом монотермическом цикле суммарное количество работы равно нулю, независимо от направления этого цикла [уравнение (Ч1П,З)). Уравнение (У(П,З) не означает, что на каждом бесконечно малом участке квазистатического монотермического цикла сую„„,н„равно нулю.
Ничего подобного нет. На одних участках квазистатического монотермического цикла система совершает работу над источником работы; на других участках этого цикла источник работы совершает работу над системой. Количество работы, совершенной системой над источником работы, в точности равно количеству работы, совершенной источником работы над системой.
Суммарное количество работы в квазистатическом монотермическом цикле равно нулю. В нестатическом монотермическом цикле система совершит над источником работы меньшее количество работы, чем в квази- статическом монотермическом цикле; источник работы совершит над системой в нестатическом монотермическом цикле большее количество работы, чем в квазистатическом монотермическом цикле. Тогда суммарно в нестатическом монотермическом цикле источник работы совершает работу над системой.
При выбранном правиле знаков для количества работы этот результат можно записать следую1цим образом: ~ ств<0 «а, нест., монотерм Крайне важное неравенство (Х1,2) можно также получить, интегрируя неравенство (Х1,1) по монотермическому циклу [надо принять во внимание уравнение (ИП,З)). Неравенство (Х1, 2) — математическое выражение постулата Томсона (1852 г.). «Невозможно при помощи неодушевленного материального деятеля получить от какой-либо массы вещества механическую работу путем охлаждения ее ниже температуры самого холодного из окружающих предметов» ([3], стр. 165). «Без некоторого дальнейшего ограничения этот постулат пе верен. Расширяя воздух, можно произвести механическую работу, причем воздух охладится ниже температуры самого холодного из окружающих его тел.
Надо ввести условия: материальный агент должен находиться в конце процесса в том же самом состоянии, в каком он был в 239 (Х!, 3) Знак равенства относится к моиотермическому квазистатическому циклу; знак неравенства (знак «меньше», при выбранном правиле знаков для количества работы) — к ъгонотермическому не- статическому циклу. начале процесса; механическая работа не должна быть произведена давлением источников теплоты. Тогда постулат становится строго справедливым. Но он является пересказом принципа Карно» ([4], т.
!1, стр. 89). Указание на неодушевленность материального деятеля ни к чему. Одушевленное существо не может совершать циклы: это означало бы его бессмертие. Но даже осуществись подо)Уная невозможность, нет никаких оснований полагать, что осуществилась бы и другая невозможность: перемена знака неравенства в (Х1, 2) на обратный '. Смысл неравенства (Х1,2) наилучшим образом выразил не В. Томсон, а М. Планк.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
