Особенности равновесных и неравновесных взаимодействий

. При равновесном взаимодействии под влиянием бесконечно малой разности потенциалов процесс изменения состояния системы развивается бесконечно медленно  (квазистатический процесс). При конечной разности потенциалов, т. е. при неравновесном взаимодействии, процесс протекает с конечной скоростью.

    2. При равновесном взаимодействии прекращение внешнего воздействия приводит к завершению изменения состояния системы, так как при квазистатическом процессе система в каждый момент времени находится в состоянии равновесия.            В условиях неравновесного взаимодействия после прекращения внешнего воздействия под влиянием внутренних неоднородностей процесс продолжается до устранения неоднородностей полей всех макроскопических величин.

   3. Равновесные процессы обратимы. При проведении процесса в прямом и обратном направлениях система возвращается в первоначальное состояние. Внешняя среда также не изменяет своего состояния. Например, в условиях равновесного термодеформационного взаимодействия изменение внутренней энергии системы при сжатии (прямой процесс) и при расширении (обратный процесс) по абсолютной величине одинаково ( см. Уравнение (1.8) и (1.9) ). Значения dU  различаются только по знаку.  Внешняя среда в прямом процессе затрачивает столько же работы, сколько она получает от системы в обратном процессе.

      Неравновесные процессы необратимы. При проведении таких процессов в прямом и обратном направлениях ни система, ни окружающая среда не восстанавливают своих первоначальных состояний. Действительно, при сжатии газа внешняя среда совершит работу

                              da1 = Pe dV = ( Pi + DP ) dV = Pi dV + DPdV                 (2.3)

При расширении система совершит работу против внешней среды

                              da2 = Pe dV = ( PiDP ) dV = PidVDPdV                  (2.4)

 Сопоставляя (2.3) и (2.4) видим, что da1 > da2 , т. е. внешняя среда потеряет количество работы, равное da1 — da2 , на это количество работы увеличится внутренняя энергия системы.

   4. При равновесном взаимодействии имеет место вполне определенная реакция системы на внешнее воздействие данного рода. Система реагирует изменением только той координаты состояния, которая является характерной для этого рода взаимодействия: при теплообмене — изменением энтропии, при обмене работой —  изменением объема (естественно, при этом изменяются и значения всех потенциалов). Адекватную реакцию системы на внешнее воздействие назовем основным эффектом.

При неравновесных взаимодействиях наряду с основными эффектами возникают вторичные эффекты — эффекты, нехарактерные для данного рода взаимодействия. Например, в реальных условиях расширение или сжатие газа с большой скоростью неизбежно включает трение газа о стенки цилиндра, трение между отдельными слоями газа. Работа сил трения превращается в теплоту, за счет выделения которой возрастает его энтропия. Для деформационного взаимодействия — это вторичный эффект, обусловленный неравновесным проведением процесса. В случае термодеформационного взаимодействия подвод к системе из окружающей среды теплоты в количестве dq  приводит к росту энтропии  dS = dq / dT .  Это основной эффект. Однако возникающее в неравновесной системе движение слоев газа с различной плотностью  относительно друг друга и, следовательно, к дополнительному росту энтропии на величину

                                   

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector