Fázis termodinamika

A termodinamika fázis kombinációja által részek megérteni termodinamika-dasági rendszer azonos minden fizikai és kémiai tulajdonságait.

Különböző fázisok, különösen a Államok aggregáció-elveszett minden olyan anyag: gáz halmazállapotú, folyékony, szilárd anyag formájában. Így a különböző fázisok víz - gőz, folyékony víz és a jég, és mindegyik képez kristályos formában jég különösen fázisban.

Hangsúlyozni kell, hogy a beszéd a szilárd állapotban, CCA-harci anyag fázis olyan szilárd kristályos állapotban, amelyre jellemző a szabályos elrendezésben atomokat alkotó könnyen ranstvennuyu rács, ez azt mutatja, az úgynevezett távoli csattanós Dock. Amorf szervek nem rács, azok említett ne-reohlazhdennym folyadékot.

Szintén hosszú távú érdekében az atomok a szilárd test egy közelebbi sor nyilvánulnak meg az a tény, hogy minden egyes atom függően grade formájában kristályrácsban mindig egy bizonyos Num-lo legközelebbi szomszédos atomok. Ily módon ellentétben a folyadékok, molekulák, amelyek velejárója szoros érdekében, szilárd-IME atomok proximális és disztális megrendeléseket. Jellemzően, kristályos szilárd anyagok formájában létezik a polikristályos, ezek, például az összes fémek.

Eljárások, amelyekben egy anyagot át az egyik fázisból a másikba, az úgynevezett fázisátalakulások.

Különböztesse a fázisátalakulás az első és a második fajta. Fázis-konv scheniya kíséri az abszorpciós vagy hőfelszabadulással, úgynevezett fázisátalakulások az első fajta. Ez az átmenet mindig izotermikus, hogy milyen átmeneti hőmérséklete függ nyomást. Tipikus elsőrendű fázis átmenetek folyadékpárologtatással olvadáspontú szilárd ötvözet-fizika és az inverz folyamatok.

Fázis átmenetek a második fajta nevezzük átmenetek, nincsenek kapcsolatban a felszívódását vagy hőfelszabadulással. Egy példa egy ilyen átmenet lehet az átalakítás a ferromágneses paramágneses a Curie-pontja.

Megvizsgáljuk az elsőrendű átmenet a példa az olvadási és kristályosodási folyamatok.

Ha a kristályos test mondani a hő, az első testhőmérséklet emelkedik növekedése miatt a rezgési energia a részecskék. A rezgés amplitúdója növekszik, és a térfogata a test növekszik. Ez akkor fordul elő hőtágulás kristályok formájában.

Egy bizonyos hőmérséklet amplitúdója az oszcilláló-vyatsya részecskék összehasonlíthatóvá válnak a távolságok közötti részecskéket egy kristályos D-rács. Body hő adódik át a pusztítás a kristályrács zavart disztális rendelési a részecskék és az anyag bejut a folyékony állapotban, azzal jellemezve, hogy a rövid távú rendezettséget. Tulajdonságok anyag szigetek hirtelen megváltozott.

Az átmenet folyamata a szilárd anyag folyékony nevezzük olvadási. Az olvasztási folyamat zajlik állandó a giving-MENT hőmérséklet és megfelel a egyidejű megléte a szilárd és folyékony fázist. A hőmennyiség szükséges átalakítani egységnyi tömegű szilárd test, folyadék át az olvadási hőmérsékletet, az úgynevezett fajhője olvadás. Ellentétben kristályokat melegítéssel amorf szilárd testek nem figyelhető hopping tulajdonságait. A bizonyos hőmérséklet-tartományban fokozatosan játszódhat razmyagchivanie szervek, azaz lényegében amorf szemcsék csak a mértéke a mobilitás különböző szilárd anyagok és folyadékok. Így az amorf testét nem IME-meghatározott olvadási hőmérséklet. Amikor a kristály-kristály-test befejezi olvadó folyamat, és az összes anyag továbbhalad a folyadék álló-hőmérséklet emelkedni kezd újra. Proceedings felmelegedés görbéje szilárd ötvözet-fizika az idő függvényében az 1. ábrán látható.

Process inverz olvasztási folyamat, azaz, folyamat átmenetek da anyag folyadék szilárd állapotban, az úgynevezett kristályosodási-CIÓ. A kristályosodás menete a következő: a hűtési-SRI folyadék a kristályosodási hőmérsékletre (az olvadáspont) kezdődik növekedési Kris-tallium mintegy véletlenszerűen folyékony szilárd részecskék, buborék-nek gázok közé tartoznak kondenzációk, SLE - tartalmazó kristályosítási központok, és a képződött szilárd fázist. Így megrendelt mozgást a folyadék részecskék, és növeli az idejüket körüli ingadozás bizonyos egyensúlyi pozíciókban.

A fokozatos átmenet az egyik egyensúlyi állapotban, hogy egy másik Prek raschayutsya-rendezettség és elrendezése a részecskék válik távoli. Pro-kristályosodási folyamat történik állandó hőmérsékleten egyenlő az olvadási hőmérséklet. Amikor a kristályrács formáció hőt termel, ahol a fajlagos kristályosodási hőjét egyenlő a vonatkozó olvadási TEP-sokat.

Mivel a fázisátalakulás az 1. típusú társul abszorpciós vagy vyde-leniem bizonyos mennyiségű hőt, az átmeneti ponton van egy hirtelen változás az értékek jellemzik a termikus állapotban a test.

Minden állam a rendszer lehet tekinteni, mint makroszkopikus szempontból és a mikroszkopikus. Makroszkopikus szempontból a test állapotát határozza meg

egy sor makró paraméterek: mennyiség, úgy mérséklet, nyomás. Ugyanakkor makro-paraméterek eredményeként kapott az USA-átlagolása a megfelelő jellemző értékeket az egyes molekulák. Például, az abszolút hőmérséklet határozza meg az átlagos értéke a kinetikus energiájú cal transzlációs mozgást a molekula, és a nyomás - átlagos szilárdsága molekuláris kölcsönhatás a érfalat. Ennek eredményeként, a termikus mozgás sebességének és a koordinátái az egyes molekulák az időben változik, azonban az átlagos értéke a molekulák sebessége egyensúlyi rendszer állandó marad. Ennélfogva, az azonos macrostate (azonos R. V. T) lehet különböző módon valósítható meg, vagy az említett különböző mikroállamok.

Általában bármilyen makroszkopikus állami rendszer bizonyos paraméter értékeket egy folytonos mikro-shift közel rosostoyany, eltérő eloszlása ​​azonos molekulák a koordináták és sebességek. A több mint folyamatosan cseréljük-nek egymást mikroállapotok vagyunk ennek macrostate közvetlenül kapcsolódik a véletlenszerűség mértéke ennek macrostate.

Az elosztó molekulák térbeli valamint megjelöli a sebességet - a véletlenszerű jelenségek. Azonban, adott körülmények között (P, V T), vagy, hogy az eloszlás jellemzi egy adott matematikai ve valószínűsége. A statisztikus fizika meghatározni a valószínűsége alkal-CIÓ bizonyos állami rendszer a koncepció egy statisztikai súlyok vagy valószínűségek termodinamikai W. ve termodinamikai valószínűsége molekulák száma microdistribution a koordináták és sebességek ennek megfelelő macrostate.

A termodinamikai valószínűsége W jellemzi mértékű belső zavar a rendszerben. Feltétel, teljesen rendezett hordozott, egyedülálló módon, és van egy minimális értéke W = 1 Equilibrium a fennálló

a rendszer valószínűleg azért, mert a valószínűsége, hogy a termodinamikai egyensúlyi állapot maximális.

Minden természetes folyamat alakul ki, hogy egy zárt rendszerben halad egy kevésbé valószínű, hogy egy jóval valószínűbb állapotban, úgyhogy a mértéke rendellenesség növeli: a hőmérséklet a testek maguk akkor túlbecsülik lefordítja, kevert gázok, egyensúly jön létre. Ennélfogva, segítségével termodinamikai valószínűsége jellemzi az irányba beállított folyamatok: egy zárt rendszerben csak, az ilyen eljárások lehetővé, ahol a fokozatot a zsúfoltság nem csökken.

Egy másik érték, amely azt is jelzi, az irányt a folyamatok az entrópia S (magyar fordításban entrópia - transzformációs képességet). Kvantitatív összefüggés van az entrópia és a termodinamikai valószínűség Coy létre 1875-ben, Boltzmann.

ahol k - Boltzmann állandó.

Az entrópia S valamint a termodinamikai valószínűség karakter zuet fokú zavar a rendszerben, és függvénye az állam ICU téma, azaz annak változása nem függ az átmenet a-álló I állami II.

Keressük a változás entrópia a rendszer azáltal, hogy az egyik, amely CIÓ a másikra.

Tegyük fel, hogy egy ideális gáz állandó hőmérsékleten és etsya bővíteni az űrbe. Ezután a sebességeloszlás, a törvény szerint Max Vella, nem változik, és ahogy a részletes statisztikai számítást, a szám szerinti eloszlásának a molekulák térfogat N

Amikor táguló gáz egy vákuum rendszer entrópia változása

Ettől. akkor. azaz entrópia nőtt. - Van együttes mennyiségi vannak re- mértéke növekszik zavar a rendszerben, ami növeli a véletlenszerűség mértéke is.

Bővítése gáz a void - visszafordíthatatlan folyamat, és az entrópia során az áramlás a folyamat megnövekedett.

Ugyanaz a hangerő érhető el eredményeként izoterma-dasági folyamatot, de a rendszer szükséges tájékoztatni a hőmennyiség

Összehasonlítva (1) és (2) találunk

Ez az eredmény kerül rögzítésre formájában Clausius

Ie növekedése az entrópia a rendszer számszerűen egyenlő a juttatott hő mennyisége, hogy a test az elemi kvázisztatikus (reverzibilis) folyamat, osztva az abszolút hőmérséklet a test.

Hangsúlyozzuk, hogy kiszámítjuk az entrópia változása valódi átmenet egyik állapotból a másikba, meg kell, hogy „hogy a mentális” átmenet reverzibilis, és az eredmény nem lesz igaz, nem számít, milyen az igazi átmenet. Ez azért lehetséges, mert az entrópia egy-CIÓ állami és nem függ az átmenet ebbe az állapotba.

A koncepció a entrópia törvény lehetővé teszi, hogy megfogalmazni jelezve Leniye-irányban folyamatok zárt rendszerben (II főtétele): entrópia zárt rendszer nem tudja csökkenteni :.

Az első sorrendű fázisátalakulások entrópiaváltozás lehet képlettel számítják ki Clausius:

ahol (- fajhője olvadáspontú, m - tömeg);

T - a hőmérséklet fázisátalakulás Kelvin.

A plusz jel megfelel a abszorpciós test hőmennyiség (olvadás-leniyu), a mínusz jel - kristályosítással, amely mellé hőfejlődés.

Így, ha egy szilárd test olvadék változás annak entrópia pozitív. Ez azt mutatja, hogy az entrópia a folyadék nagyobb, mint az első szilárd-test :. Utómelegedés test vezet megnövekedett termikus mozgás-zheniya annak atomok, azaz hogy növelje a véletlenszerűséget a mozgás, és ezzel -, hogy növelje a statisztikai súlyát.