Химическая термодинамика Химическая термодинамикаСтраница 8
Изменение химической энергии зависит от условий, поэтому развитие химических реакций, как и всех остальных процессов, например тепловых, определяется вторым началом термодинамики. Согласно второму началу термодинамики (сформулированному в окончательной форме Клаузиусом и Гельмгольцем в середине XIX в.) теплота может переходить в работу только при наличии разности температур и не целиком, а с определенным термическим коэффициентом полезного действия (η):
(12)
где A — работа, полученная за счет перехода теплоты от тела с высокой температурой (Т1) к телу с низкой температурой (Т2); Q1 — теплота, взятая у нагретого тела с температурой Т1; Q2 — теплота, отданная холодному телу с температурой Т2.
Учитывая, что температура выражена в абсолютной шкале, мы видим, что КПД тепловых машин вообще невелик. Например, КПД теплоэлектроцентрали, работающей с перегревом пара до 673 К и с конденсатором при Т2 =323 К
или 52%
(И это без учета всех остальных потерь в рабочем цикле турбин и механических потерь!)
Таким образом, для любых процессов, протекающих под действием разности потенциалов (grad P), каковой для тепловых процессов является разность температур, для электрических — разность потенциалов, для механических — разность высот и т.д., общим является сравнительно низкий коэффициент полезного действия. Значение КПД обращается в единицу, если в уравнении (12) Т2
0, но абсолютный нуль недостижим. Следовательно, всю энергию нагретого тела при температуре Т1, в работу превратить нельзя.
Заряд q проходит разность потенциалов, совершая работу
A=q(U1-U2). (13)
Однако всю энергию он отдает только в том случае, если U2→O.
Вода вращает турбину при перепаде уровней воды: верхний бьеф — нижний бьеф плотины:
(14)
Однако всю энергию положения (потенциальную) вода отдаст только в том случае, если h2 → 0, т. е. вода будет падать до центра земли, что невозможно.
Таким образом, при совершении работы часть общей энергии системы остается неиспользованной.
При течении химических реакций энтальпия начальных продуктов не может вся перейти в работу или теплоту, так как в конечных продуктах реакции сумма энтальпий не равна нулю. Если градиент движущих сил (Т, U, h и т. д.) равен нулю, то и работа, совершающаяся в процессе, равна нулю, а система будет находиться в состоянии равновесия: при Т1=Т2 закончится теплообмен: электрический заряд не осуществляет работы, если U1 = U2 турбины не работают при спущенной плотине; химическая реакция будет достигать равновесия, когда количество полученных конечных продуктов равно количеству разложившихся конечных продуктов на первоначальные за единицу времени.
ФЛАВИАН I (ум . 404), святой, епископ Антиохийский с 381. Учитель Иоанна Златоуста и Феодора Мопсуестийского. Память в Православной церкви 16 февраля (1 марта) и 27 сентября (10 октября).
ЧЕНЦОВ Николай Гаврилович (1882-1968) , российский конструктор, инженер, профессор (1950). Ученик Н. Е. Жуковского, один из основателей ЦАГИ. Труды по динамике воздушного винта, разработка графического метода построения эпюра изгибающих моментов для сжатоизогнутых балок ("круги Ченцова"), оптического метода определения напряжений в упругих телах сложной формы.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА , занимается разработкой проблем, находящихся на стыке математики и физики. Иногда под названием "математическая физика" понимают математические методы исследования и решения задач, связанных со встречающимися в физике дифференциальными уравнениями.