Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
готовые шпоры по мкт.doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
26.09.2019
Размер:
2.19 Mб
Скачать

34. Равновесные состояния

В механике равновесными называется такие состояния тела, при котором оно находиться в покое относительно какой-то системы координат. В термодинамике понятие равновесия несколько более широкое. Система находится в термодинамическом равновесии, если макроскопические величины, определяющие её состояние, остаются постоянными и равными своим средним значениям. В первую очередь это относится к давлению и температуре. В состоянии равновесия не могут происходить такие явления как теплопроводность, диффузия, химические реакции.

Термодинамическое равновесие существенно отличается от механического тем, что хотя макроскопические величины, характеризующие систему, остаются постоянными, частицы из которых состоит система не прекращают своих сложных движений. А то обстоятельство, что это не мешает системе оставаться в неизменном состоянии, обусловлено большим числом этих частиц. Например, в состоянии равновесия газ распределён равномерно по всему объёму сосуда, так что плотность во всех частях одинакова. Это связано с большим числом молекул. Если бы число молекул было бы мало, трудно было бы ожидать, что в обеих частях сосуда было бы, например, по 50 частиц. Но даже при большом числе частиц некоторые отклонения от равномерного распределения их по объёму могут иметь место в определённых частях сосуда. Одинакова и постоянна только средняя плотность газа во всём объёме.

Из этого следуют две особенности равновесного состояния:

  1. Во-первых, понятие о термодинамическом равновесии является определённой идеализацией потому что, строго говоря, параметры состояния при равновесии не остаются постоянными, и испытывают небольшие колебания вблизи равновесных средних значений. Эти колебания называются флуктуациями.

  2. Во – вторых, о термодинамическом равновесии можно говорить только в том случае, когда число частиц, составляющих систему, очень велико.

Обратимые и необратимые процессы

Если система по каким – либо причинам не находится в состоянии равновесия или выведена из него и предоставлена самой себе, то само собой происходит переход к равновесному состоянию. Процесс перехода к равновесному состоянию называется релаксацией, время необходимое для этого называется временем релаксации. Когда равновесие уже установилось, то система, как показывает опыт, не может сама собой возвратиться к первоначальному неравновесному состоянию. Другими словами, изменения состояния, которые претерпела система, переходя в состояние равновесия, не могут происходить в обратном направлении без внешнего воздействия. Пример: газ, накопленный в одной половине сосуда, распределяется по всему объёму сосуда, обратно нет. Все процессы, происходящие в молекулярных системах, являются необратимыми. Этим молекулярные процессы отличаются от чисто механических, для которых характерна строгая обратимость.

Обратимыми процессами называются такие изменения состояния системы, которые, будучи, проведены в обратном направлении, возвращаются в исходное состояние, так, чтобы система прошла через те же промежуточные состояния, что и в прямом процессе, но в обратной последовательности, а состояние тел вне системы осталось неизменным. Обратимыми являются все движения, рассматриваемые в механике, кроме тех, где участвует сила трения. Процессы, не удовлетворяющие приведённому выше условию обратимости, называются необратимыми.