Зміна - повна енергія - система
Якщо тепер проинтегрировать обидві частини рівняння (6.4) в межах одного усередненого періоду вільних коливань 2а / 0, то в лівій частині виявиться пов'язане з координатою у зміну повної енергії системи за один період коливань, яке позначимо Еу. У правій частині (6.4) перший член відповідає роботі сили F, що дорівнює A. [16]
При всіх можливих переміщеннях зарядів, що не змінюють їх форми і розмірів, власна енергія зарядів залишається сталою. Тому при таких переміщеннях зміна повної енергії системи зарядів дорівнює зміні їх взаємної енергії. Так як у всіх фізичних явищах істотно саме зміна енергії системи, то постійна частина - власна енергія зарядів - може бути відкинута. У цьому сенсі і слід розуміти твердження про еквівалентність енергії взаємодії зарядів і енергії створюваного ними поля. [17]
Енергетичний метод виявляється особливо зручним у тих щодо складних випадках, коли спосіб Ейлера не дозволяє отримати рішення в замкнутій формі. Суть енергетичного методу полягає в дослідженні зміни повної енергії системи (варіації повної енергії) при переході з початкової форми рівноваги в возмущеннущ форму рівноваги. Критичного значення навантаження відповідає нульове значення цієї зміни. [18]
Потрібно мати на увазі, що відбуваються в системах процеси можуть супроводжуватися не тільки зменшенням вільної та зв'язаної енергії, але і збільшенням її. U, AF і AG позначають в загальному випадку зміна повної енергії системи. вільної енергії і пов'язаної енергії. [19]
Пригадаймо, що потенційна енергія залежить лише від взаємних відстаней між точками системи і що, отже, вона знову отримує те ж саме значення кожен раз, коли ці відстані виявляються тими ж самими, інакше кажучи, кожен раз, коли система переходить через одну і ту ж конфігурацію. Звідси випливає, що зміна потенційної енергії виявляється рівним нулю кожен раз, коли система повертається до початкової конфігурації, так що зміна повної енергії системи зводиться лише до зміни її кінетичної енергії. [20]
Для отримання загальної форми рівняння, що виражає закон збереження енергії, виділимо кінцевий обсяг W сжимаемой або нестисливої рідини, обмежений поверхнею S і знаходиться в русі. Розглядаючи масу цього об'єму рідини як неізольовану термодинамічну систему, можна застосувати до неї закон збереження і перетворення енергії, згідно з яким зміна повної енергії системи дорівнює сумі припливу теплоти до системи і досконалої над нею роботи зовнішніх сил. [21]
Розглянемо деякий кінцевий об'єм W сжимаемой або нестисливої рідини, обмежений поверхнею S і знаходиться в русі. Розглядаючи цей обсяг рідини як неізольовану термодинамічну систему, ми можемо застосувати до неї закон збереження і перетворення енергії, згідно з яким зміна повної енергії системи дорівнює притоку тепла до системи і досконалої над нею роботі зовнішніх сил. [22]
Бажаючи з'ясувати, звернемо чи процес / - - 2 або незворотній, і обговорюючи з цією метою питання, чи можливо дану ізольовану систему перевести назад зі стану 2 в / без зміни в навколишніх тілах, треба мати на увазі, що ніякі енергетичні впливу на систему, ні витрату роботи, ні витрату тепла ми не маємо права здійснювати. Дійсно, було б безглуздо намагатися повернути систему з 2 в / за допомогою витрати (або позбавлення) тільки роботи або тільки тепла; це спричинило б за собою зміну повної енергії системи. тоді як (за умовою ізольованості) стану 2 і / ізоенергетічни. Отже, щоб повернути систему з 2 в /, треба одночасно з витратою роботи віднімати від системи еквівалентну кількість тепла або, повідомляючи тепло, відбирати роботу. [23]
Два перших члена в правій частині рівняння (1 - 12) зобов'язані своїм походженням конфигурационной ентропії змішання двох компонентів розчину - полімеру і розчинника. Інші члени описують зміна повної енергії (і ентальпії) системи при змішуванні компонентів. Така зміна повної енергії системи викликано змінами відносних площ міжмолекулярних контактів при взаємодіях розчинник - розчинник, полімер - полімер і полімер - розчинник. Тут також враховуються зміни енергії і ентропії, обумовлені відхиленнями від повністю статистичного змішування компонентів в розчині, і деякі інші фактори, слабо впливають на зміну вільної енергії. [24]
Але при цьому і різниця Е - Е вже не залишається постійною, так як загальний імпульс системи (який входить в цю різницю) для незамкненою системи змінюється. Отже, не тільки повна енергія системи, а й зміни цієї енергії для різних систем координат виявляються різними. При цьому зміна повної енергії системи в кожній з систем координат дорівнює роботі зовнішніх сил; але переміщення матеріальних точок, а отже, і робота зовнішніх сил в різних системах координат також виявляються різними. [25]
Але при цьому і різниця W - W вже ие залишається постійною, так як загальна кількість руху системи (яке входить в цю різницю) для незамкненою системи змінюється. Отже, не тільки повна енергія системи, ном зміни цієї енергії для різних систем координат виявляються різними. Але все ж зміна повної енергії системи в кожній з систем координат дорівнює роботі зовнішніх сил. Необхідно лише взяти до уваги, що переміщення матеріальних точок, а, отже, і робота зовнішніх сил в різних системах координат, також виявляються різними. [26]
З другого закону Ньютона випливає, що похідна загальної кількості руху системи тіл дорівнює сумі зовнішніх сил, що діють на систему. Це залишається справедливим і в неінерціалишх системах координат, в.о. в число зовнішніх сил повинні бути включені і сили інерції, що діють на всі тіла системи. Далі, з другого закону Ньютона випливає, що зміна повної енергії системи тіл (за відсутності сил тертя) дорівнює роботі зовнішніх сил, що діють на тіла системи. Це також залишається справедливим для неінерційних систем координат, але повинна бути врахована робота всіх сил інерції. [27]
Повна енергія системи складається з трьох видів енергії: кінетичної енергії руху системи як цілого об'єкта, потенційної енергії, обумовленої становищем системи в будь-якому зовнішньому полі, і внутрішньої енергії. Зазвичай хімічні реакції протікають в стаціонарних установках при відсутності електричних і магнітних полів, а вплив гравітаційного поля Землі на хімічні реакції є настільки малим, що не може бути експериментально встановлено. У цьому випадку зміни кінетичної і потенційної енергії можна не враховувати і вважати, що зміна повної енергії системи визначається лише зміною її внутрішньої енергії. [28]
Розглянемо будь-яке тіло, що знаходиться в навколишньому середовищі, тиск р і температура Т якої постійні. S дорівнює сумі ентропії тіла і навколишнього середовища. Довжина вертикального відрізку ab чисельно дорівнює різниці ентропії системи в рівноважному та нерівноважному станах, що відповідають одному і тому ж значенню повної енергії системи. Довжина горизонтальної ділянки cb чисельно дорівнює зміні повної енергії системи при оборотному адіабатичному (S const) переході зі стану з рівноваги із середовищем, відповідного значенню ентропії S c, в стан Ь, що відповідає тому ж значенню ентропії. [29]
Незважаючи на це, дуже важливо вивчати енергетичну сторону хімічних реакцій. Справа в тому, що може змінюватися розподіл енергії між речовинами, хоча повна енергія всієї системи і залишається незмінною. Зміна розподілу енергії дає цінні відомості про сили, що діють в ході реакції. Точні виміри показують, наприклад, що при зіткненні холодного і гарячого тіл не відбувається зміни повної енергії системи. Але ми помічаємо, що при цьому гаряче тіло завжди охолоджується, а холодну нагрівається, поки обидва тіла не приймуть однакову температуру. [30]
Сторінки: 1 2 3