Cтраница 2
Уравнение (5.10.15) создает основу для определения теплот переноса путем измерения параметров стационарного состояния прерывной системы. [16]
Прежде всего, следует отметить, что условия возникновения стационарных состояний различны для непрерывных и прерывных систем. Для последних возможно задание и поддержание постоянных внешних сил, для непрерывных же систем могут быть заданы только не зависящие от времени граничные условия. [17]
В неравновесном стационарном состоянии при фиксированной термодинамической силе Xi ( фиксирована разность температур в прерывной системе или градиент температуры в непрерывной системе) поток / 2, связанный с другой силой, обращается в нуль. Таким образом, из производства энтропии исчезает второй член, а первый член изменяется таким образом, что а достигает минимума. Теорема о минимуме производства энтропии отражает внутреннюю устойчивость неравновесных систем. [18]
Пример однородной системы - гомогенный раствор, в котором протекает химическая реакция. Традиционный пример прерывной системы связан с установкой для изучения термомолекулярной разности давлений. В этом случае два сосуда соединены малым отверстием ( или капилляром) и заполнены газом, температура в сосудах различна и поддерживается постоянной в каждом из сосудов с помощью своего термостата. Пример непрерывной системы - газовая смесь, или раствор, температура, состав или давление в которых непрерывно изменяются от точки к точке. Вообще говоря, непрерывные системы включают в себя однородные и прерывные как частный случай, в котором общие уравнения принимают более простой вид. [19]
Перекрестными называются неравновесные процессы, в которых потоки возникают под действием не сопряженных им, а других термодинамических сил. Такие процессы возможны как в непрерывных, так и в прерывных системах. Типичным примером является рассмотренное выше наложение диффузии и теплопроводности. [20]
Обычно различают три типа систем: однородные, прерывные и непрерывные. В однородных системах в любой момент процесса интенсивные свойства ( температура, давление, плотность и др.) одинаковы по всему объему. Прерывные системы состоят из двух или более различных однородных систем. Непрерывными называют системы, интенсивные свойства которых можно считать непрерывными функциями от координат точки внутри системы и времени. [21]
Прерывные системы состоят из конечного числа однородных областей, соединенных друг с другом с помощью устройства, которое предназначено для регулирования интенсивности взаимодействия между подсистемами. В общем случае такое устройство называется вентилем. В качестве вентиля могут быть использованы малые отверстия, капилляры, системы капилляров, пористые перегородки, сплошные мембраны, селективно проницаемые для компонентов, границы раздела фаз, например жидкости и пара, либо двух несмешивающихся жидкостей. Гомогенные части прерывной системы находятся во внутреннем тепловом и механическом равновесии при постоянном локальном составе, а при переходе через вентиль параметры состояния изменяются скачком. Естественно, вид законов сохранения, записанных для непрерывных и прерывных систем, различен. [22]
В настоящее время линейная феноменологическая Т.н.п. является законченной теорией, имеющей очень широкое практич. Процессы диффузии, вязкого течения, теплопередачи должны учитываться при проектировании и анализе режимов работы хим. реакторов и др. аппаратов произ-ва. Соотношения Т.н.п. для прерывных систем применяются также при описании мембранных процессов разделения, в т.ч. протекающих с участием биол. [23]
Выбор потоков и сил во многом зависит от характера вентилей, соединяющих однородные области системы. Если совокупность вентильных устройств обеспечивает перенос через переходную область частиц всех без исключения компонентов, то практически всякие ограничения, связанные с выбором обобщенных сил и потоков, снимаются. Иная ситуация складывается, если по отношению к некоторым видам частиц переходная область играет роль изолирующей перегородки. В этом случае стационарное состояние прерывной системы, характеризующееся нулевым производством энтропии, может установиться, например, при A [ J. Чтобы подчеркнуть существенные отличия упомянутых систем друг от друга, в работе [5] они отнесены к разным разрядам классификации и названы вентильными системами первого и второго рода соответственно. [24]
Выбор потоков и сил во многом зависит от характера вентилей, соединяющих однородные области системы. Если совокупность вентильных устройств обеспечивает перенос через переходную область частиц всех без исключения компонентов, то практически всякие ограничения, связанные с выбором обобщенных сил и потоков, снимаются. Иная ситуация складывается, если по отношению к некоторым видам частиц переходная область играет роль изолирующей перегородки. В этом случае стационарное состояние прерывной системы, характеризующееся нулевым производством энтропии, может установиться, например, при Др. Чтобы подчеркнуть существенные отличия упомянутых систем друг от друга, в работе [5] они отнесены к разным разрядам классификации и названы вентильными системами первого и второго рода соответственно. [25]
Прерывные системы состоят из конечного числа однородных областей, соединенных друг с другом с помощью устройства, которое предназначено для регулирования интенсивности взаимодействия между подсистемами. В общем случае такое устройство называется вентилем. В качестве вентиля могут быть использованы малые отверстия, капилляры, системы капилляров, пористые перегородки, сплошные мембраны, селективно проницаемые для компонентов, границы раздела фаз, например жидкости и пара, либо двух несмешивающихся жидкостей. Гомогенные части прерывной системы находятся во внутреннем тепловом и механическом равновесии при постоянном локальном составе, а при переходе через вентиль параметры состояния изменяются скачком. Естественно, вид законов сохранения, записанных для непрерывных и прерывных систем, различен. [26]
Важные результаты получены в линейной теории при исследовании стационарных состояний. Под стационарным состоянием в Т.н.п. понимается такое состояние системы, к-рое не меняется во времени, но при к-ром, однако, наблюдаются макроскопич. Условия возникновения стационарных состояний различны для прерывных и непрерывных систем. Для первых возможно задание и поддержание постоянными внеш. Пригожий, 1947), что стационарные состояния в прерывных системах при данных внеш. В случае непрерывных систем стационарному состоянию отвечает минимум глобального произ-ва энтропии Р ( принцип миним. [27]