2.3 Условия равновесия

Привет, Вы узнаете о том , что такое условия равновесия, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое условия равновесия , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Синергетика.

Рассмотрим вначале механическую систему, например, брошенный вверх камень. Тепловые процессы отсутствуют, т. е.  S=0. (Роль свободной энергии играет механическая энергия.) Равновесие такой системы может наступить при минимуме потенциальной энергии, т. е. U=U_max. Направление самопроизвольного процесса связано с убыванием потенциальной энергии  U<0, при этом возрастает кинетическая энергия.

Если система^* изолирована, то самопроизвольные процессы приводят, как уже указывалось, к равновесию, при котором

S=S_max.

Помимо изолированной системы (ИС), которая не обменивается с окружающей средой ни энергией, ни веществом, существуют и другие системы.

Закрытая или замкнутая система (ЗС) не обменивается с окружающей средой веществом, но обменивается энергией.

Открытая система (ОС) обменивается с окружающей средой и веществом и энергией.

Рассмотрим условия равновесия ЗС при Т = const и Р = const. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Это может быть, например, колба в термостате, в колбе идет химическая реакция. Условиями равновесия такой системы является минимум свободной энергии Гиббса

G=E+pV-TS, G=G_min, (1)а самопроизвольное течение процесса идет в направлении  G<0. 
(Подробнее о термодинамических потенциалах)

 

Как следует из (1)

G=(E+pV)-TS=H-TS, H=E+pV,где Н-энтальпия системы.

Убывание свободной энергии

 G =  H - T S (2)происходит из-за убывания энтальпии  H и возрастания энтропии  S.

Здесь возможны разные варианты:

• убывание  H и возрастание  S;
• возрастание  H, но возрастает и  S, при этом  S> H/T;
• убывание  H, одновременно убывает энтропия  S, если при этом энтропия убывает быстрее и условие (2) вообще не выполняется, т. е. условие  G<0 так же не выполняется.

Процесс реализуется только в том случае, когда падает свободная энергия. Порознь рассматривать изменения энтальпии и энтропии не следует, т. к. это не даст ответа на вопрос о направлении процесса. Давайте рассмотрим этот процесс на конкретных примерах.

Повторим, что в гигантской фабрике естественных процессов природы энтропия выполняет роль директора, который предписывает вид и течение всех сделок, а закон сохранения энергии занимает место бухгалтера, который приводит в равновесие дебет и кредит. Изменение энтропии при фазовом переходе определяет саму возможность фазовых переходов. Не было бы изменения энтропии - не было бы нашего мира.

Прочтение данной статьи про условия равновесия позволяет сделать вывод о значимости данной информации для обеспечения качества и оптимальности процессов. Надеюсь, что теперь ты понял что такое условия равновесия и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Синергетика

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про условия равновесия