Навігація
Головна
 
Головна arrow Техніка arrow БІОТЕХНІЧНІ СИСТЕМИ МЕДИЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Переглянути оригінал

РІВНЯННЯ КЛАПЕЙРОНА - КЛАУЗІУСА

Термодинаміка широко використовується для вивчення фізичних або фазових рівноваг, що грають велику роль в живих системах.

У термодинаміки фазою називається сукупність однорідних, однакових за своїми властивостями частин системи.

Приклади системи, що складається з двох фаз, що знаходяться в рівновазі, - вода і суміш повітря з парами води в закритій посудині; алмаз і графіт, що представляють собою різні тверді фази вуглецю.

Залежно від агрегатного стану речовини системи підрозділяють на гомогенні і гетерогенні.

У гомогенної (однофазної) системі відсутні різкі зміни фізичних і хімічних властивостей при переході від одних областей системи до інших. Прикладом такої системи може служити плазма крові, що представляє собою розчин різних біогенних речовин.

Гетерогенна система складається з двох або більше гомогенних частин - фаз. Як приклад гетерогенного системи можна привести кров, т. Е. Плазму з клітинами (еритроцитами і лейкоцитами).

Згідно Гиббсу, хімічні потенціали речовини в різних фазах рівноважної системи рівні між собою. На підставі цієї рівності можна отримати співвідношення, що зв'язує похідну рівноважного тиску по температурі з теплотою переходу, температурою і різницею молярних об'ємів фаз, знаходячи ^ трудящих в рівновазі:

де Q - молярна теплота фазового переходу (теплота, що поглинається або виділяється при фазовому переході) при температурі Т; V 2 -V- різниця молярного об'єму речовини при переході з фази 1 в фазу 2; dpIdT - температурний коефіцієнт тиску насиченої пари при фазовому рівновазі.

Це співвідношення, що отримало назву рівняння Клапейрона - Клаузіуса, описує перехід речовини з однієї фази в іншу (як в процесах випаровування, плавлення, сублімації).

Рівняння Клапейрона - Клаузіуса показує, що знак похідної тиску по температурі залежить від того, яким зміною обсягу (зростанням або зменшенням) супроводжується фазовий перехід при даній теплоті.

Це рівняння може бути застосовано до будь-яких фазових переходів, що супроводжується поглинанням або виділенням теплоти (фазових переходів I роду).

Рівняння Клапейрона - Клаузіуса - диференціальне рівняння кривої фазового рівноваги в змінних р і Т, для вирішення якого необхідно знати, як змінюються величини Q, V h V 2 в залежності від температури Т. Ці залежності зазвичай отримують емпірично, рівняння Клапейрона - Клаузіуса вирішують чисельно.

При переходах, що відбуваються з поглинанням теплоти (для здійснення переходу речовина нагрівається, Q> 0), знак похідної dp / dT визначається знаком різниці обсягів V 2 -V ,.

Якщо речовина в фазі 2 займає більший обсяг, ніж в фазі 1, т. Е. V 2 > Vi, то температура переходу зростає зі збільшенням тиску. І навпаки, тиск, з якого починається перехід, підвищується зі збільшенням температури. Така залежність характерна, наприклад, для процесів випаровування і сублімації.

Рівняння Клапейрона - Клаузіуса - один із прикладів кількісного вираження принципу Ле Шательє. Згідно з цим принципом, якщо на систему, що знаходиться в рівновазі, подіяти ззовні, змінюючи будь-яка з умов, що визначають рівновагу, то стимулюється зміщення рівноваги в напрямку, при якому ефект зовнішнього впливу зменшується.

Наприклад, при нагріванні в рівноважної системі відбуваються хімічні реакції з поглинанням теплоти, при охолодженні - з виділенням теплоти.

Це положення є наслідком другого закону термодинаміки (К. Браун) і пов'язано із загальним умовою термодинамічної рівноваги (максимальність ентропії термодинамічної системи в стані рівноваги).

Таким чином, принцип Ле Шательє дозволяє визначати напрямок процесів при впливі на рівноважну систему будь-якої складності без детального аналізу всіх структурних особливостей системи і умов рівноваги.

 
Переглянути оригінал
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук