Обратимое проведение - процесс
Cтраница 2
Так как изобарический процесс сопровождается выделением или поглощением тепла при переменной температуре, то для обратимого проведения процесса требуется большое - в пределе бесконечное - число источников тепла разной температуры. [16]
Представление о свободной энергии было введено в § 2.2 при рассмотрении механических систем, в которых совершаемая работа при обратимом проведении процесса называется максимальной возможной работой и идентифицируется с изменением свободной энергии. Обсуждение примера с растягиванием резиновой ленты в предыдущем параграфе показывает, что при распространении понятия свободная энергия на более сложные системы полезность этого понятия для определения положений равновесия сохраняется только в том случае, если работа совершается при постоянной температуре. Если же мы попытаемся установить более общее соотношение между работой, получаемой в физико-химическом процессе, изменением свободной энергии и условиями равновесия, то окажется необходимым дать несколько различные определения понятия свободная энергия в зависимости от того, устанавливается ли равновесие в системе, находящейся при постоянном объеме или при постоянном давлении. При этом отождествление работы, совершенной за счет изменения свободной энергии, требует некоторого изменения нашего определения возможной или полезной работы. Это получается следующим образом. [17]
Вследствие того, что по условию процесс перемешивания разнородных газов проводится при Т, Pconst, убыль энергии Гиббса при обратимом проведении процесса равна максимально-полезной работе W и просто работе - в необратимых процессах. Следовательно, в прямом процессе преобладает доля самопроизвольного, в обратном процессе - разделение смеси газов на отдельные компоненты, который может проходить только при затрате работы и в таком количестве, которая должна компенсировать уменьшение энергии Гиббса в прямом процессе, преобладает доля несамопроизвольного процесса. [18]
Вследствие того, что по условию процесс перемешивания разнородных газов проводится при Т, Pconsi, убыль энергии Гиббса при обратимом проведении процесса равна максимально-полезной работе W и просто работе - в необратимых процессах. Следовательно, в прямом процессе преобладает доля самопроизвольного, в обратном процессе - разделение смеси газов на отдельные компоненты, который может проходить только при затрате работы и в таком количестве, которая должна компенсировать уменьшение энергии Гиббса в прямом процессе, преобладает доля несамопроизвольного процесса. [19]
Как ясно из предыдущего, потеря полезной работы связана с тем, что некоторая доля работоспособной энергии, в частности, теплоты высокой температуры, которая при обратимом проведении процесса могла бы быть превращена в полезную работу, при необратимом процессе в работу не переходит и либо передается в виде дополнительной теплоты теплоприемнику ( в действительных условиях им является окружающая атмосфера), либо не передается рабочему телу теплоотдатчиком. [20]
Особое значение функций F и G определяется также и тем, что, как будет подробно показано далее, изменение этих функций при постоянстве Т и V или Т и р соответственно связано с работой, которую можно получить при обратимом проведении процесса. [21]
Особое значение функций Т7 и G определяется также и тем, что, как будет подробно показано далее, изменение этих функций при постоянстве Т и V или Т и р соответственно связано с работой, которую можно получить при обратимом проведении процесса. [22]
Условия, при которых выполняется уравнение ( XV. Обратимое проведение процесса в гальваническом элементе предполагает соблюдение следующих условий: отсутствие электрического тока в цени и возможность проведения процесса в обратном направлении при изменении направления тока. [23]
Таким образом, в изотермическом процессе расширения газа внутренняя энергия системы, преобразованная в работу против внешнего давления, восполняется за счет притока теплоты. В рассмотренном здесь случае обратимого проведения процесса совершенная работа идентична максимальной полезной работе, которая, как показано ниже, равна изменению функции состояния. При необратимом проведении процесса ( потери на трение, Ар0) часть полезной работы теряется, переходя в теплоту. [24]
Очевидно, что изменение стандартной свободной энергии для реакции Н2 ( г.) - Н2 ( г.) равно нулю. Уменьшение свободной энергии на 5 706 кДж моль - представляет собой максимальную работу, которая получается при условии обратимого проведения процесса, т.е. практически недостижимый верхний предел, требующий для своего осуществления бесконечно медленного проведения процесса. Хотя изображенное здесь устройство несколько условно, от него легче перейти к обсуждению других электрохимических элементов. В концентрационном элементе, изображенном на рис. 19 - 2, протекает такая же, как и рассмотренная ранее, реакция, но теперь она осуществляется в две стадии. В левом сосуде газообразный водород под давлением 10 атм разделяется на протоны и электроны; в правом сосуде из электронов и протонов синтезируется водород под давлением 1 атм. [25]
Qp характеризует необратимый изотермический процесс, в котором не совершается никакой другой работы, кроме работы против сил внешнего давления. В то же время отличающееся от нуля значение W указывает на величину возможной полезной работы, которую можно получить при обратимом проведении процесса. Естественно, в обратимом процессе величина теплового эффекта уже не будет равна ДЯ, а будет характеризовать так называемую обратимую теплоту реакции. [26]
 |
Критерии возможности самопроизвольного протекания процесса. [27] |
Конкретным примером может служить химическая реакция в гальваническом элементе. При обратимом проведении процесса ( как будет показано в гл. ЭДС гальванического элемента, на бесконечно малую величину) может быть получена работа AmaXip T. При необратимом проведении превращения тех же количеств веществ, когда преодолеваются внешние силы ( например, путем пропускания электрического тока через обмотку электродвигателя), совершается работа Лр, т - С Апах. Если же внешних сил нет ( например, при коротком замыкании цепи), то никакой полезной работы не совершается. Так как G - функция состояния, ее уменьшение во всех трех случаях одинаково, но работа в первом случае равна - AG, во втором - меньше - AG, а в третьем равна нулю. [28]
Конкретным примером может служить химическая реакция в гальваническом элементе. При обратимом проведении процесса ( как будет показано в гл. ЭДС гальванического элемента, на бесконечно малую величину), может быть получена работа Апах. Если же внешних сил нет ( например, при коротком замыкании цепи), то никакой полезной работы не совершается. Так как G - функция состояния, ее уменьшение во всех трех случаях одинаково, но работа в первом случае равна - AG, во втором - меньше - AG, а в третьем равна нулю. [29]
Полученные уравнения находят применение для анализа процессов, осуществляемых в гальванических элементах. Из этого следует, что теплота, при необратимом процессе, не полностью используется для совершения работы при обратимом проведении процесса, часть ее бесполезно рассеивается в окружающую среду. [30]
Страницы: 1 2