Фаза на термодинамиката

Термодинамиката на фаза от комбинацията на части разбират термодинамиката-мическите система идентични във всички физични и химични свойства.

Различните етапи, по-специално, са състоянията на агрегация рода всяко вещество: газообразна, течна, твърда. По този начин, различните фази на вода - пара, течна вода и лед и всеки форми кристална форма лед специално фаза.

Трябва да се подчертае, че, когато говорим за твърдо състояние като фаза на CCA борба вещество, означава твърдо кристално състояние, характеризиращо се с редовен режим на атома, формиращи лесен ranstvennuyu решетката, това показва т.нар далечен шумен Dock. Аморфни тела не са решетъчни, те са посочени NE-reohlazhdennym течности.

Също далечни разстояния ред на атомите в твърдото тяло има проксимален ред се проявява в това, че всеки атом в зависимост от неговия клас под формата на кристална решетка е винаги определен Num-LO-близкия съседни атоми. По този начин, за разлика от течности, молекули, които са присъщи за близост, в твърдо ИПИ атоми са проксимални и дистални поръчки. Обикновено съществуват кристални твърди вещества под формата на polycrystals, те са, например, всички метали.

Процеси, при които едно вещество се прехвърлят от една фаза към друга, наречени фазови преходи.

Разграничаване на фазов преход от първи и втори вид. Фаза-реал scheniya придружен от усвояването или освобождаване на топлина, наречена фазови преходи от първия вид. Този преход винаги изотермични на каква температура на преминаване зависи от налягането. Типични фазови преходи от първи ред са течни изпаряване на топене на твърди сплав състояние физика и процесите на обратни.

Фазови преходи от втория вид се наричат ​​преходи, не са свързани с усвояване или отделяне на топлина. Пример за такъв преход може да бъде в превръщането на феромагнитен парамагнитен в точката на Кюри.

Ние проучваме първия преход за по примера на топене и кристализация процеси.

Ако кристална тялото да кажа на топлината, първият телесната температура ще се повиши в резултат на увеличението на вибрационната енергия на частиците. Амплитудата на колебание се увеличава и обемът се увеличава на тялото. Това се случва, термични кристали разширение.

При определена температура на амплитудата на частиците на осцилиращ-vyatsya стане сравнима с разстоянията между частици в кристална D-решетка. Телесната топлина се предава до разрушаване на кристалната решетка е нарушена дисталния подреждане на частиците и по същество преминава в течно състояние, характеризиращо се с краткосрочен порядък. Свойствата на веществото острови променили рязко.

Процесът на преход от твърдо в течно се нарича топене. Процесът на топене се провежда при постоянна за даване-среда температура и съответства на едновременното съществуване на твърди и течни фази. Количеството топлина, необходимо за превръщане на единица маса на твърдо тяло с течни при температурата на топене, се нарича специфичната топлина на топене. За разлика от кристали чрез нагряване аморфни твърди тела не се наблюдава скокообразно изменение свойства. В някои температура настъпи постепенно razmyagchivanie органи, т.е. същество аморфни частици само в степента на мобилност различни твърди вещества и течности. По този начин, аморфната структура не е ИПИ определена температура на топене. Когато кристално кристално тяло завършва процес и всички материали топене ще премине в течността, състояща се от температурата започва да се увеличава отново. крива производство затопляне на твърди сплав състояние физика функция на времето е показана на фиг.1.

Метод процес обратен топене, т.е. процеса преходи га вещество от течност към твърдо състояние, наречени кристализация-нето. Кристализация се извършва по следния: охлаждане-SRI течността до температурата на кристализация (точка на топене) започва растеж Крис-талий за произволно в течна на твърди частици, балон-Ing газ включва кондензации, SLE - съдържащи кристализационни центрове, и образуваната твърда фаза. Така подредени движение на течност частици и увеличава техните време трептения около определени равновесни позиции.

Постепенен преход от едно състояние на равновесие в друга Прек за raschayutsya-гама и разположение на частиците става далечен. Pro-процес на кристализация се извършва при постоянна температура, равна на температурата на топене. Когато образуването на кристална решетка генерира топлина, при което специфичната топлина на кристализация, равна на специфичен топене тъпка-партидата.

Тъй като преходът фаза от първия вид е свързан с абсорбция или vyde-leniem определено количество топлина, преходната точка има рязка промяна в стойностите, които характеризират термично състояние на организма.

Всеки състояние на системата може да се разглежда като микроскопичен гледна точка и от микроскопични. От микроскопичен гледна точка, състоянието на тялото се определя от

набор от макро параметри: обем, така perature, налягане. В същото макро-параметри се получават в резултат на САЩ-средно съответните стойности, които характеризират отделните молекули. Например, абсолютната температура се определя от средната стойност на движението изч транслационно кинетичната енергия на молекулата, а налягането - средна сила на молекулно взаимодействие с стените на кръвоносните съдове. В резултат на топлинната скоростта на движение и координатите на отделните молекули варира с времето, а средната стойност на скоростта на молекулите в равновесие система остава постоянна. Следователно, същото macrostate (същото R. В. Т) може да се осъществи по различни начини, или споменатият различни microstates.

Като цяло, всеки макроскопска система състояние с определени стойности на параметрите е непрекъснат микро смяна близо rosostoyany, различаващи разпределение на същите молекули в координати и скорости. Броят на такова непрекъснато замени-ING взаимно Microstates осъзнават това macrostate е пряко свързано със степента на случайност на този macrostate.

Разпределението на молекули в пространството, както и разпределението на скоростите техните - случаен явления. Въпреки това, при определени условия (Р, В. Т) или, че разпределението се характеризира с конкретен математически положителни вероятност. В статистическата физика за определяне на вероятностите изпъл-ЛИЗАЦИЯ определено състояние система използва понятието една статистически тежести или вероятности термодинамична W. положителни термодинамична вероятност е броят на молекулите microdistribution координатите и скорости, съответстващи на тази macrostate.

термодинамична вероятност W на характеризира степента на вътрешния разстройство в системата. Състояние, напълно нареди извършва по уникален начин и има минимална стойност на W = 1. равновесие със стоящи

системата е най-вероятно, защото вероятността за термодинамично равновесие състояние е минимизиран.

Всеки естествен процес се развива така, че една затворена система преминава от по-малко вероятно да е по-вероятно състояние, така че степента на разстройство в него се увеличава: температурата на самите органи вас оценяваха превежда, смесени газове, се установява равновесие. Следователно, чрез използване на термодинамичен вероятност може да се характеризира с процесите на посоката на настройка: само в една затворена система, такива процеси са възможни, в които степента на елементарно не намалява.

Друг стойност, която също показва посоката на процесите е ентропия S (по отношение на ентропия български език - способността да се трансформират). Количествена връзка между ентропия и термодинамична вероятност Coy създадена през 1875 г., Болцман.

където к - Болцман постоянна.

Ентропията S, както и термодинамична вероятност характер zuet степента на разстройство в системата и е функция на състоянието на ICU тема, т.е. нейната промяна не зависи от прехода от с стояща I до състояние II.

Нека да намерим промяната на ентропията на системата чрез създаване от един състоящ-ТА в друга.

Да предположим, че идеален газ е с постоянна температура и etsya разшири дейността си в празнотата. След скоростното разпределение, съгласно закона Макс Веля, не се променя и в зависимост от подробна статистическа изчислението, разпределението на броя на молекулите по обем N

Когато се разширява газ в климата ентропия вакуумна система

Тъй като. след това. т.е. ентропия се е увеличил. - да имат ко-количествено определяне са отново мярка за увеличаване на разстройство в системата, повишаване на степента на случайност в него.

Разширяване на газ в празнотата - необратим процес и ентропия по време на протичането на процеса увеличава.

Същият промяната в обема може да се постигне в резултат на изотерма-номически процес, но системата е необходимо да се информира количеството топлина

Сравнявайки (1) и (2) намираме

Този резултат се записва под формата на Clausius

Т.е. увеличаване на ентропията на системата е числено равно на количеството топлина, действаща на тялото на елементарен квази-статична (обратим) процес, разделен на абсолютната температура на тялото.

Ще подчертая, че, чрез изчисляване на промяната на ентропията в реален преход от едно състояние в друго, ние трябва да "направи психично" преход е обратим, а резултатът ще бъде вярно, без значение каква е истинската прехода. Това е възможно, защото ентропията е държавна функция-ТА и не зависи от прехода към това състояние.

Концепцията за ентропия закон позволява да се формулира като посочва Leniye посоки на процесите в затворена система (II закон на термодинамиката): Ентропията затворена система не може да се намали :.

За първи ред фазови преходи ентропията промяна може да се изчисли чрез формулата на Clausius:

където (- специфична топлина на топене, т - тегло);

Т - температура е фазов преход в Келвин.

знак плюс съответства на количеството на абсорбция топлината на тялото (топене leniyu), знака минус - кристализацията, което е съпроводено с отделяне на топлина.

По този начин, ако солидна промяна тялото стопилка в своята ентропия е положителна. Това показва, че ентропията на течността е по-голяма от първата твърда тяло :. Публикация топлина тяло води до повишаване на термични движение zheniya неговите атоми, т.е. за увеличаване на случайността на движението, и по този начин - да се увеличи статистическа тежест.