Cтраница 3
По определению, циклический процесс должен завершаться в том же состоянии, из которого он начинался. Если начальное состояние не было устойчивым, то для завершения циклического процесса и возвращения системы в исходное состояние необходимо иметь микроскопически детальную информацию о начальном состоянии. Однако в термодинамике равновесных процессов вещество рассматривается как некий континуум, и установить точное микроскопическое состояние системы в любой момент времени невозможно. [31]
Чтобы шел тот или иной процесс кристаллизации, обычно необходимо, чтобы выращиваемый кристалл был термодинамически стабильной твердой фазой при давлении и температуре кристаллизации. Встречаются случаи, когда твердая фаза образуется или кристалл вырастает и в метастабильных условиях. В таких условиях термодинамика равновесных процессов не имеет силы, но мы оставим такие процессы за рамками нашего рассмотрения. [32]
В физической кинетике, так же как и при исследовании равновесных систем, возможны два принципиально различных подхода: феноменологический и микроскопический. В первом из них ставится задача о связи между макроскопическими параметрами системы без использования конкретных представлений о движении атомов и молекул. В отличие от обычной термодинамики - термодинамики равновесных процессов - в физической кинетике изучаются потоки различных величин, таких, как энергия, импульс, масса, энтропия. Во втором методе на основе атом-но-молекулярных представлений так обобщаются методы статистической физики, чтобы они были пригодны для исследования неравновесных состояний. Основную роль при этом играют функции распределения физических величин, которые в физической кинетике зависят от времени. Оба метода - феноменологический и микроскопический во многих случаях тесно переплетаются и граница между ними становится условной. [33]
Поскольку для завершения всех реальных процессов требуется конечное время, проходимые системой или жидкостью промежуточные состояния никогда не являются состояниями устойчивого равновесия. В дальнейшем для предсказания реального поведения системы инженер вводит поправочный множитель, или коэффициент полезного действия. Таким образом, на всем своем протяжении термодинамика равновесных процессов, по существу, имеет дело с идеализированными процессами перехода между состояниями устойчивого равновесия. [34]
Как видно из трех рассмотренных примеров, чисто термодинамические расчеты проводятся для термотопических случаев, аналогичных реальным, но основанных на обратимых процессах. Далее соотношение между реальной и идеальной характеристиками устанавливается путем привлечения сугубо экспериментальных сведений. Такая картина наблюдается во всех случаях применения расчетов в рамках термодинамики равновесных процессов к задачам прикладного характера. [35]
Пусть далее эта перенаселенность верхних уровней стационарно поддерживается путем подкачки частиц на верхний уровень. Следует подчеркнуть, что, строго говоря, понятие температуры есть понятие термодинамики равновесных процессов и оно применимо в рассмотренных выше процессах с такими же оговорками, как, например, при рассмотрении стержня, один конец которого поддерживается более горячим, чем другой. [36]
Хейвуда Термодинамика равновесных процессов существенно отличается от предыдущей. Если в Анализе циклов в технической термодинамике автор сразу обращается к анализу конкретных систем, а вопросы чистой теории кратко обсуждаются только в приложениях, то в предлагаемой книге эта последовательность обращена и на первый план выходят теоретические принципы. Фейн-ман, желал построить наилучшую и наиболее экономичную машину, и продолжает: Это один из немногих замечательных случаев, когда инженер заложил основы физической теории. В Термодинамике равновесных процессов Р. У. Хейвуда логика аксиоматических построений и доказательства теорем сочетаются с анализом действия конкретных тепловых машин. Такое органическое сочетание абстракции с инженерным расчетом, пожалуй, уникально в современной научной литературе. [37]
Термодинамика равновесных процессов, по существу, рассматривает макроскопическое поведение систем, в которых протекают процессы перехода между различными состояниями устойчивого равновесия, в то время как система может взаимодействовать с окружающими ее телами путем обмена энергией. Не учитывая конкретную природу вещества и квантование энергии, термодинамика рассматривает вещество, образующее данную систему, как некий континуум. Учет строения вещества и квантовых эффектов составляет предмет статистической термодинамики, позволяющей предсказывать макроскопическое поведение системы путем анализа событий, происходящих на микроскопическом уровне. Таким образом, термодинамика равновесных процессов, которой посвящена настоящая книга, по существу, сводится к изучению связи между работой, теплом и свойствами системы. Поэтому термодинамика исключительно важна для инженеров и в особенности для специалистов в области преобразования энергии. Ведь инженер должен не только определить совокупность рабочих характеристик своего производящего или потребляющего работу устройства, но и установить критерии, которые позволили бы судить о его истинных характеристиках. Именно термодинамика является той нау-кой которая позволяет достичь этой цели на некоторой рациональной основе. [38]
Предложение о переводе на русский язык этой нешаблонной и нарушающей привычные представления книги, поступившее менее чем через год после ее появления в Англии, было воспринято автором с особым удовлетворением. Хотя термодинамика равновесных процессов излагается в этой книге неортодоксально, автору приятно отметить, что в мировой технической литературе она была встречена с воодушевлением. Один рецензент, особенно удовлетворенный качеством книги, заметил, что, когда видишь, как кто-то наконец сумел, исходя из единственной аксиомы, изложить термодинамику равновесных процессов на уровне, доступном для студентов старших курсов и аспирантов, это воистину воспринимается как свежее веяние. [39]
С позиций иерархической термодинамики Г.П. Гладышева снимаются критические замечания [75] в адрес теории И. Гладышевым закон иерархической термодинамики позволяет выделять квазизакрытые моноиерархические системы ( подсистемы) в открытых полииерархических биологических системах. Другой подход к анализу эволюции систем развит И. Он рассматривает эволюцию сложных систем как иерархическую последовательность устойчивость-неустойчивость-устойчивость, представленную в виде бифуркационной диаграммы. Точки бифуркаций на этой диаграмме отвечают переходам от равновесного к неравновесному состоянию. Они контролируются потерей устойчивости симметрии системы, при достижении которой система становится открытой. Это означает необходимость учета в этих точках открытости системы, т.к. термодинамика равновесных процессов в данном случае не применима. Понимая эту ситуацию И, Пригожий ввел представления о производстве энтропии, придав таким образом энтропии информационную, а не только управляющую роль. [40]
Не следует думать, конечно, что это понятие ново. Оно было введено в термодинамику еще в работах Гиббса и Максвелла, но в дальнейшем в большинстве руководств ему не уделялось должного внимания. Кинана не нашла отражения, хотя и получила признание специалистов по термодинамике. Хейвуда задумана и написана так, чтобы исправить сложившееся положение. Она состоит из двух частей: первая посвящена общим принципам термодинамики, вторая - их приложениям к конкретным системам. В двух последних главах второй части дано полное и строгое изложение химической термодинамики, которое представит интерес для специалистов в области преобразования энергии и химической технологии. Стиль изложения ясный и четкий, причем материал дается так, чтобы максимально облегчить изучение предмета; книга хорошо иллюстрирована. Кинана, перевод Термодинамики равновесных процессов Р. У. Хейвуда в какой-то степени восполнит этот пробел, и книга окажется полезной не только лицам, интересующимся прикладными вопросами, но и научным работникам, желающим познакомиться с новой аксиоматикой. [41]