Cтраница 1
Любой неравновесный процесс становится равновесным, если скорость осуществления этого процесса стремится к нулю. В то же время любой неравновесный процесс является необратимым и всякий равновесный процесс является процессом обратимым. Иными словами, причина необратимости реальных процессов заключается в их неравновесности. Действительно, бесконечно медленное ( квазистатическое) проведение процесса делает этот процесс обратимым. [1]
Поэтому в результате протекания в изолированной системе любых неравновесных процессов происходит непрерывное превращение различных видов энергии в теплоту, которая передается от более нагретых к менее нагретым телам и температуры их выравниваются. Параллельно с этим энтропия системы увеличивается, так как выделение теплоты в ходе процессов равносильно его подводу к системе извне. По истечении достаточно большого промежутка времени все виды энергии, имеющиеся в изолированной системе, превратятся в теплоту, температуры всех тел вырав-ляются и система придет в состояние равновесия и покоя, из которого ее нельзя будет вывести без внешнего воздействия. [2]
Как уже подчеркивалось выше, в однородных ( в равновесии) полупроводниках с не слишком малой проводимостью любые неравновесные процессы происходят в условиях сохранения нейтральности. [3]
Неравенство (3.54) уже использовалось в частном случае работы при равновесном и неравновесном расширении газа ( см. § 5); здесь оно установлено на основании второго начала в общем случае для любых неравновесных процессов. Из формулы (3.54) видно, что если система равновесно перешла из состояния 1 в 2 без совершения работы ( 8 0), то осуществить переход системы из 1 в 2 неравновесно без совершения работы ( 5 Wnv 0) невозможно. [4]
Неравенство (3.54) уже использовалось в частном случае работы при равновесном и неравновесном расширении газа ( см. § 5); здесь оно установлено на основании второго начала в общем случае для любых неравновесных процессов. Из формулы (3.54) видно, что если система равновесно перешла из состояния 1 в 2 без совершения работы ( 6WQ), то осуществить переход системы из 1 в 2 неравновесно без совершения работы ( 6WHp 0) невозможно. Поэтому при процессах перехода системы равновесно и неравновесно из одного состояния в другое без совершения работы затрачиваемые при этом Соответствующие количества теп-лот 8Q и 6 ( 2нр нельзя сравнивать, так как конечные состояния при таких переходах будут разные. [5]
Любой неравновесный процесс становится равновесным, если скорость осуществления этого процесса стремится к нулю. В то же время любой неравновесный процесс является необратимым и всякий равновесный процесс является процессом обратимым. Иными словами, причина необратимости реальных процессов заключается в их неравновесности. Действительно, бесконечно медленное ( квазистатическое) проведение процесса делает этот процесс обратимым. [6]
Нетрудно убедиться в том, что правая часть ( I. Поэтому Н ( t) не может расти со временем. Поскольку функция S) -: ио знаку противоположна энтропии системы, в любом неравновесном процессе энтропия системы не уменьшается. Это утверждение и составляет содержание Л - теоремы Больцмана. Из определения Н ( t) следует, что она ограничена снизу. [7]
Подчеркнем, что теоретически состояние равновесия в системе может быть достигнуто посредством осуществления в этой системе как обратимых, так и - необратимых процессов. Как отмечено выше, степень необратимости того или иного необратимого процесса может быть различной. В этой связи полезно использовать понятие о равновесных ( квазистатических) и неравновесных процессах. Любой неравновесный процесс становится равновесным, если скорость осуществления этого процесса стремится к нулю. В то же время любой неравновесный процесс является необратимым и, наоборот, всякий равновесный процесс является процессом обратимым. Следовательно, причина необратимости реальных процессов заключается в их неравновесности. [8]
В классической термодинамике рассматриваются обратимые равновесные процессы, протекающие настолько медленно, что на каждом их этапе достигается равновесие. Современная термодинамика открытых систем изучает существенно неравновесные процессы. В их описании ключевую роль играет понятие возрастания энтропии системы за счет процессов, происходящих внутри нее. Энтропия возрастает в системе при протекании любых неравновесных процессов. Прирост энтропии в открытой системе в единицу времени в единице объема носит название функции диссипации, а системы, в которых функция диссипации отлична от нуля, получили название диссипативных. В таких системах энергия упорядоченного процесса переходит в энергию неупорядоченного процесса, в конечном счете - в тепло. [9]
Неудивительно поэтому, что если система выведена из равновесного состояния, то химические потенциалы быстро становятся непрерывными функциями. Концентрации при переходе через границы фаз не являются непрерывными. Следовательно, переопределение потоков в терминах градиентов химических потенциалов вместо градиентов концентраций представляет большой практический интерес; первые становятся непрерывными уже на ранних стадиях диффузии. При получении уравнений для потоков в терминах градиентов химических потенциалов достигается обобщение вида этих уравнений на случай любых неравновесных процессов, один из примеров которых - диффузионный перенос вещества. [10]
Подчеркнем, что теоретически состояние равновесия в системе может быть достигнуто посредством осуществления в этой системе как обратимых, так и - необратимых процессов. Как отмечено выше, степень необратимости того или иного необратимого процесса может быть различной. В этой связи полезно использовать понятие о равновесных ( квазистатических) и неравновесных процессах. Любой неравновесный процесс становится равновесным, если скорость осуществления этого процесса стремится к нулю. В то же время любой неравновесный процесс является необратимым и, наоборот, всякий равновесный процесс является процессом обратимым. Следовательно, причина необратимости реальных процессов заключается в их неравновесности. [11]