Termodinamikani nomuvozanat jarayonlarga qo'llash

Termodinamikani nomuvozanat jarayonlarga qo'llash Reja: Asosiy tushunchalar va ta'riflar. Kimyoviy o'zgaruvchi va ikkinchi qonun. Entropiyaning hosil bo'lish tezligi. Ochiq sistemalar. Termodinamikaning birinchi qonuni. Avvalgi mavzularda aytib o'tilganidek, nomuvozanat jarayonlarda ularning yo'nalishi (to'g'ri yoki qaytar bo'lishi) dan qatiy nazar atrof muhitda yoki sistemada biror o'zgarish sodir bo'ladi. Nomuvozanat jarayonlar termodinamikasi termodinamik muvozanat holatida bo'lmagan sistemalar tabiatining umumiy qonuniyatlarini o'rganadi. Bunday sistemalarda turli xil nomuvozanat jarayonlar, masalan issiqlikning berilishi, diffuziya, elektr toki, kimyoviy reaksiyalar kabi termodinamik jihatdan qaytmas hisoblanadigan jarayonlar kuzatiladi. Klauzius tenglamasiga muvofiq, noadiabatik jarayonlar uchun entropiyaning o'zgarishi dS = deS + diS (1) deS=QT-atrof muhit bilan qaytar issiqlik almashinuviga bog'liq entropiyaning tashqi o'zgarishi, diS-sistemadagi o'z-o'zidan boradigan qaytmas jarayonlarga bog'liq entropiyaning ichki o'zgarishi. Bunda diS0, tenglik belgisi muvozanat holatiga tegishli. diS nomuvozanat jarayonlar termodinamikasida muhim ahamiyatga ega. Nomuvozanat jarayonlar termodinamikasining asosiy vazifalariga o'tishlarda, energiyaning aylanishi va dissipatsiyasida fizik kattaliklar (energiya, massa, entropiya va boshqalar) balansi tadqiqotidan, shuningdekmakroskopik sistemalar evolyutsiyasi qonuniyatlarini aniqlashdan iborat. Shuning uchun nomuvozanat jarayonlar termodinamikasiga muvozanat termodinamikada (muvozanat jarayonlar termodinamik nuqtai nazardan cheksiz sekin boradigan jarayonlar) mavjud bo'lmagan muhim o'zgaruvchi-vaqt qo'shiladi. Shuning uchun 1 tenglama o'rniga quyidagi tenglama muhokama qilinadi: dSdt = deSdt + diSdt P= diSdt kattalik entropiyaning global, yani sistemaning barcha hajmiga tegishli hosilasi deyiladi. Fenomenologik nomuvozanat jarayonlar termodinamikasi va nomuvozanat jarayonlarning statistik nazariyasi farqlanadi. Fenomenologik nomuvozanat jarayonlar termodinamikasi o'z navbatida chiziqli va chiziqli bo'lmagan nazariyalarga bo'linadi. Odatda nomuvozanat jarayonlar termodinamikasida uch xil turdagi sistemalar muhokama qilinadi; 1) bir jinsli, 2) uzlukli va 3) uzluksiz. Bir jinsli sistemalarda vaqtning istalgan momentida sistemaning intesiv xossalari-temperatura, bosim, kimyoviy potentsial butun hajm ichida bir xil bo'ladi. Uzlukli (ventil,, geterogen) sistemalar ikkita va undan ortiq bir jinsli qismlardan tashkil topgan bo'lib, ular bir-biridan fazalar chegarasi bilan yoki ventil bilan (masalan, membrana yoki kapillyar bilan biriktirilgan idishlardagi gazlar) ajratilgan. Shuning uchun bir qismdan ikkinchisiga o'tganda xossalar sakrash bilan o'zgaradi. Uzluksiz sistemalar deb, intensiv xossalarini sistema ichidagi nuqta koordinatalari va vaqtning uzluksiz funksiyalari deb hisoblash mumkin bo'lgan sistemalarga aytiladi. Massa, energiya, zaryad, entropiya va b. larni ko'chirilishini xarakterlovchi munosabatlar balans tenglamalari deyiladi. Bunday tenglamalar uzlukli va uzluksiz sistemalar uchun yozilishi mumkin. Ularda ikki xil turdagi kattaliklar aks etadi; biri oqimlarni, ikkinchisi kuchlarni ifodalaydi. Oqimlar fizik kattalikni tasavvur qilinayotgan maydon yoki kimyoviy reaksiya tezligi orqali ko'chirilish tezligini xarakterlaydi. Termodinamik kuchlar-bu oqimlarni keltirib chiqaruvchi sabablardir. Uzluksiz sistemalarda ko'chirish jarayoni uchun kuchlar gradientlar (temperatura, kontsentratsiya va b.) xarakteriga ega, uzlukli sistemalarda esa ushbu kattaliklarning oxirgi holatdagi farqi xarakteriga ega. Nomuvozanat jarayonlarni, agar oqimla va kuchlar skalyarlar, ...