echilibrul termic

În conformitate cu a doua lege a termodinamicii, în fiecare izolat (m. E. Nu se confruntă cu orice impact de la alte organisme) sistemul apar spontan numai acele procese care conduc la o stare care nu se schimbă în continuare cu trecerea timpului. O astfel de stare a sistemului se numește echilibru termic. Acesta se poate realiza în sistem și atunci când nu este izolat, dar este într-un condiții externe constante.

Un binecunoscut exemplu: căldură întotdeauna se mută de la cald la corpul rece până când temperatura cele două corpuri nu vor fi aceleași și se stabilește nici un echilibru termic.

Cu toate acestea, conceptul de echilibru termic este mult mai complicat decât doar egalizare a temperaturii ca urmare a transferului de căldură. Iată un alt, de asemenea, este un exemplu tipic. Puneți apă într-un vas gol și închideți bine. Apa începe să se evapore în interiorul containerului și există o anumită cantitate de vapori de apă. Aceasta va crește atâta timp cât este stabilit echilibru termic, iar apoi rămâne constantă. Modificarea condițiilor externe: creșterea temperaturii. Cantitatea de vapori de apă și presiunea din nou începe să crească până când se stabilește un nou echilibru termic corespunzător noua temperatură. Fiecare nou echilibru termic va corespunde destul de sigur, presiunea vaporilor de apă la echilibru.

Din punctul de vedere al teoriei cinetice a echilibrului termic apare ca rezultat al egalității de viteze de înaintare și procese inverse. In exemplul de mai sus - rate egale de evaporare și condensare. Trebuie subliniat faptul că egalitatea este îndeplinită doar pe medii (nu sunt perioadele prea mici de timp, și volumele nu prea mici); la timpii de tranziție și mici abateri de volum mic de echilibru termic sau fluctuațiile cauzate de coincidență inexacte vitezele opuse de procesele elementare într-un moment dat.

Un alt exemplu. Ia un amestec de gaze (hidrogen și clor), la o anumită temperatură. Reacția chimică dintre gazele din sistem va începe formarea de acid clorhidric: H2 + Cl2 = 2HCl. Presiunea clorurii de hidrogen va crește, iar hidrogenul și clor - se stabilește cădere până la echilibru termic. Ulterior nu variază presiuni parțiale ale celor trei gaze. După cum se poate observa din a doua lege a termodinamicii, presiunii de echilibru termic toate trei anumit raport interconectate: P 2 HCl / PH2 PCl2 = const. Valoarea acestei constante depinde numai de temperatura.

echilibru termic este stabil. Dacă am în exemplul anterior, după echilibru termic este stabilit, se adaugă într-unul dintre gazele care perturbă echilibrul, dar a început din nou. De exemplu, dacă adăugați HC1, acesta va lrevraschatsya în H2 și Cl2. până când raportul dintre presiunile parțiale ale gazelor nu va fi din nou la fel ca și în raportul de mai sus.

Conceptul de echilibru termic aplicabil, astfel nu numai la egalizarea temperaturii datorită transferului de căldură - primul exemplu, la faza transformărilor - un al doilea exemplu sau reacțiilor chimice - al treilea exemplu, ci și la orice fenomen de natură - fizice, chimice, biologice, spațiu - în orice sistem de ascultare prima și a doua legi a termodinamicii.

Astfel, orice sistem în condiții externe constante în timp vine întotdeauna la o stare de echilibru termic și niciodată în mod spontan din ea iese.

Termodinamicii stabilește criteriile de echilibru termic. fizician american George. W. Gibbs, unul dintre fondatorii termodinamicii clasice și statistice, inventat pentru a calcula echilibrul metoda potențialului termodinamic, sau funcții caracteristice. Potrivit lui Gibbs, există caracteristici astfel încât într-o stare de echilibru termic minim, adică. E. Cele mai mici valori posibile în condițiile date. De exemplu, în cazul în care procesul are loc la o anumită temperatură și presiune, starea de echilibru termic atinge un minim așa-numita energie liberă Gibbs; un sistem izolat termic situat la volum constant, - .. energia internă etc. procesează Spontan apar într-o astfel de direcție, care a spus scăderea funcției și atinge un minim într-o stare de echilibru termic.

Funcția este un criteriu de echilibru, poate fi calculată în două moduri: folosind legile termodinamicii, pe baza datelor experimentale privind procesul de căldură - evaporare, reacții chimice, etc. teplbem-oase, etc., precum și pe baza teoriei cinetice (pe baza informațiilor ... proprietăți ale particulelor - masele, momente de inerție, frecvențe de vibrație și așa mai departe) ...