Термодинамика необратимых физико-химических процессов.—М.: Химия, 1984.—336 с., ил.
В книге изложены основные принципы феноменологической термодинамики необратимых процессов в тесном сочетании с представлениями классической феноменологической термодинамики, приведены важнейшие термодинамические уравнения состояния и на этой базе дано описание различных физико-химических процессов, таких как химические превращения, структурная релаксация, теплопроводность, электропроводность, диффузия, седиментация, термодиффузия, диффузионный термоэффект, фильтрация, электроосмос, ток течения, осмос, теплопередача, термоосмос, механокалорический эффект и т. д., происходящих в однородных, непрерывных и прерывных системах.
Книга рассчитана на химиков и физико-химиков, инженеров и научных работников. Она может быть полезна также преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов химических и химико-технологических специальностей вузов.
336 с., 2 табл., 22 рис., 74 литературные ссылки.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие............................. 6
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ ................. 8
1.1. Введение. Система и окружающая среда.............. 8
1.2. Компоненты и субкомпоненты системы............... 9
.3. Интенсивные и экстенсивные свойства системы........... 10
.4. Обобщенные координаты..................... 13
.5. Обобщенные потенциалы..................... 16
.6. Условия возникновения взаимодействия между объектами...... 17
.7. Направление самопроизвольного переноса обобщенных координат 19
.8. Некоторые виды взаимодействий между объектами......... 20
.9. Эффекты увлечения одних обобщенных координат другими..... 25
.10. Степени свободы. Изоляции.................... 29
.11. Вентили............................. 31
.12. Свойства и состояние системы. Уравнения состояния и виды систем 32
.13. Классификация возможных состояний системы........... 36
14. О содержании термина «процесс».................. 38
.15. Работа ............................, 39
.16. Первый закон термодинамики................... 42
.17. Сохранение обобщенных координат при их переносе через изопотен-
циальную поверхность...................... 45
.18. Явление диссипации. Необратимые и обратимые процессы...... 46
.19. Второй закон термодинамики................... 49
.20. Химическое превращение как взаимодействие компонентов между
собой.............................. 53
1.21. Диссипативные эффекты при химическом превращении........ 58
1.22. Фундаментальное уравнение Гиббса................ 60
1.23. Интегральное выражение для внутренней энергии однородной системы и соотношение Гиббса—Дюгема............... 64
1.24. Локальные формы фундаментального уравнения Гиббса и соотношения Гиббса—Дюгема........................ 68
1.25. Особенности термодинамического описания неоднородных систем. . . 69
1.26. Потоки и производства обобщенных координат. Источники и стоки 75
1.27. Локальное производство энтропии и диссипативная функция . . 78
1.28. Линейные феноменологические законы. Соотношения взаимности Онзагера ............................ 82
1.29. Линейные преобразования обобщенных потоков и сил........ 84
1.30. Линейные преобразования независимых потоков и сил........ 89
1.31. Общий критерий равновесного состояния системы.......... 90
Глава 2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ..... 95
2.1. Введение............................ 95
2.2. Состав системы ......................... 96
2.3. Различные формы уравнений состояния.............. 98
2.4. Характеристические функции................... 102
2.5. Соотношения Гиббса—Гельмгольца ................ 106
2.6. Дифференциальные соотношения взаимности............ 108
2.7. Теплоемкость системы....................... 111
2.8. Парциальные мольные свойства компонентов............ 114
2.9. Выражения для полных дифференциалов энтропии, внутренней энергии и энтальпии, включающие теплоемкости............ 118
2.10. Теплота для открытых и закрытых систем.............. 119
2-11. Термодинамическое описание чистых веществ............ 123
2.12. Уравнения состояния идеального газа , . ............. 127
2.13. Общее понятие о растворах.................... 128
2.14. Идеальные растворы ,...................... 130
3
2.15. Реальные растворы. Их описание по методу активностей...... 134
2.16. Избыточные функции ...................... 142
2.17. Функции смешения ....................... 145
Глава 3. ПРОЦЕССЫ В ОДНОРОДНЫХ СИСТЕМАХ.......... 151
3.1. Введение ............................ 151
3.2. Элементные химические реакции.................. 154
3.3. Стадии химического превращения................. 158
3.4. Базисные реакции........................ 160
3.5. Квазистационарный режим химического превращения. Маршруты превращения и реакции по маршрутам............... 163
3.6. Баланс чисел молей субкомпонентов и линейно независимые реакции 167
3.7. Обобщенное понятие химической реакции и баланс чисел молей компонентов............................ 170
3.8. Выражения для полных дифференциалов характеристических функций системы с химическим превращением............. 173
3.9. Экстенсивные свойства системы и глубина реакции......... 177
3.10. Зависимость общего числа молей в системе от глубины реакции . . . 180
3.11. Объем системы как функция глубины реакции . ........... 181
3.12. Энтропия системы как функция глубины реакции.......... 183
3.13. Изменение энтальпии системы в.ходе химической реакции...... 184
3.14. Изменение энергии Гиббса системы в ходе химической реакции. . . 186
3.15. Вычисление изменений других экстенсивных свойств системы в ходе химической реакции....................... 188
3.16. Расчет стандартных мольных изменений свойств системы в ходе реакции по справочным данным................... 188
3.17. Условие самопроизвольного течения химического превращения. Понятие о сродстве реакции...................... 193
3.18. Сродства реакций и характеристические функции системы..... 196
3.19. Условие химического равновесия................. 197
3.20. Законы химического равновесия.................. 200
3.21. Влияние температуры и давления на химическое равновесие .... 206
3.22. Константа равновесия и сродство реакции............. 208
3.23. Определение констант равновесия по равновесным свойствам системы 210
3.24. Определение равновесного состава системы по ее начальному составу
и константам равновесия реакций................. 211
3.25. Изменение температуры закрытой системы в ходе химического превращения ............................ 212
3.26. Плотность скорости и сродство стадии............... 216
3.27. Связанные (сопряженные) химические реакции........... 219
3.28. Анализ явления связи между реакциями.............. 221
3.29. Феноменологические уравнения для группы стадий, протекающих
в квазистационарном режиме .................. 224
3.30. Соотношения взаимности между скоростями и средствами базисных реакций .....'.'....................... 227
3.31. Структурная релаксация..................... 229
Глава 4. ПРОЦЕССЫ В НЕПРЕРЫВНЫХ СИСТЕМАХ. . ....... 233
4.1. Введение............................ 233
4.2. Дифференциальные уравнения баланса для обобщенных координат 234
4.3. Баланс масс и чисел молей компонентов, массы и числа молей системы 236
4.4. Кондуктивные (диффузионные) и конвективные потоки при переносе компонентов........................... 238
4.5. Баланс электрического заряда и объема.............. 243
4.6. Баланс энтропии ........................ 246
4.7. Уравнения баланса для произвольного экстенсивного свойства системы 247
4.8. Уравнения баланса внутренней энергии.............. 249
4.9. Уравнения баланса потенциальной энергии ............ 253
4.10. Уравнения баланса кинетической энергии............. 254
4.11. Баланс полной энергии. Плотности производства энтропии и дис-сипативной функции....................... 256
4.12. Анализ выражений для плотностей производства энтропии и дисси-пативной функции ....................... 260
4.13. Феноменологические уравнения и соотношения взаимности Онзагера 264
4.14. Теплопроводность ........................ 265
4.15. Электропроводность ....................... 268
4.16. Особенности описания диффузии в термически однородных системах 272
4.17. Диффузия в двухкомпонентной системе............... 274
4.18. Диффузия в многокомпонентной системе.............. 282
4.19. Диффузия в растворах электролитов................ 284
4.20. Кондуктивный перенос массы при наличии внешних силовых полей 287
4.21. Диффузия в термически неоднородных системах........... 293
Глава 5. ПРОЦЕССЫ В ПРЕРЫВНЫХ СИСТЕМАХ.......... 295
5.1. Введение ............................ 295
5.2. Уравнения баланса для обобщенных координат........... 296
5.3. Баланс полной энергии и уравнение для производства энтропии . . . 299
5.4. Преобразование сил и потоков. Другие формы уравнения для производства энтропии .......................... 306
5.5. Линейные феноменологические уравнения и соотношения взаимности Онзагера ............................ 310
5.6. Процессы в термически однородных системах............ 311
5.7. Явления фильтрации, электроосмоса, тока течения и электропроводности .............................. 313
5.8. Взаимодействие различных по составу областей в термически однородной системе......................... 318
5.9. Осмотическое давление...................... 323
5.10. Процессы переноса в термически неоднородных системах...... 326
Литература.............................. 332
Цена: 150руб.
