I.3. Равновесные и неравновесные взаимодействия. Статические и нестатические процессы.

1) Рассмотрим слабые возмущение. При слабом возмущении абсолютная величина относительной разности потенциалов, значительно меньше 1:

(9)

Обозначим через ε бесконечно малую величину разности потенциалов

(10)

Тогда первое начало термодинамики (5) запишется в следующем виде:

dU = = (11)

окончательно:

dU = (12)

Уравнение (12) не содержит информации о направлении протекания процесса, так как принебрегли слагаемым с ε, в знаке которой содержится эта информация.

Это возможно если процессы протекают как в прямом, так и в обратном направлении одинако­вым образом, то есть являются обратимыми.

Обратимыми называются процессы, в которых система и окружающая среда проходят через одни и те же состояния как при прямом, так и при обрат­ном направлении.

При слабом возмущении значения термодинамических параметров по всему объёму системы будут практически одинаковыми, как при равновесии, поэтому взаимо­действия при малых возмущениях называются равновесными, а процессы, протекающие при этом, являются квазистатическими. В таких процес­сах системы как бы проходят через непрерывную цепь состояний рав­новесия. Время, как параметр, в силу квазистатичности в уравнениях не фигу­рирует. Классическая термодинамика рассматривает только равновесные взаимодействия, поэтому первое начало термодинамики в общем виде записывается как (12), но знак (i) опускается:

dU = . (12*)

2) Рассмотрим сильные возмущения. При сильном возмущении абсолютная величина относительной разности потенциалов больше или равна единице:

.

Обозначим через конечную величину, которой нельзя принебрегать

Тогда уравнение (5) запишется в следующем виде

dU = =

На основании правила знаков для потенциалов >0.

Таким образом, изменение U системы при сильном возмущении всегда больше её значе­ния, вычесленного по значениям координаты и потенциала системы.

При сильном возмущении значения термодинамических параметров по объ­ёму системы могут сильно различаться, поэтому такие взаимодействия называются неравновес­ными, процессы – нестатическими. Время является параметром в уравнениях этих процессов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: