- •Глава 6 водяной пар и его свойства
- •§6.1. Основные понятия и определения
- •§ 6.2. Термодинамическая фазовая рТ – диаграмма. Уравнение клапейрона - клаузиуса
- •§ 6.6. Основные параметры воды и водяного пара
- •§ 6.7. Процессы изменения состояния водяного пара в pν -,ts - и is -диаграммах
- •§ 6.8. Влажный воздух. Абсолютная влажность, влагосодержание и относительная влажность воздуха
- •§ 6.9. Теплоемкость и энтальпия влажного воздуха
- •Глава 7 термодинамика газового потока
- •§ 7.1. Уравнение энергии газового потока
- •§7.2. Располагаемая работа газового потока
- •§ 7.3. Основные закономерности соплового и диффузорного адиабатного течения газа
- •§ 7.4. Истечение идеального газа из суживающихся сопел
- •§ 7.5 Истечение идеального газа из комбинированного сопла лаваля
- •§ 7.6. Расчет истечения реальных газов и паров
- •7.7 Адиабатное дросселирование
- •§ 7.8. Дроссельный эффект (эффект джоуля-томсона)
- •§ 7.9. Газовые смеси
- •Глава 8 компрессорные машины
- •§ 8.1. Мощность привода и коэффициенты полезного действия компрессора
- •§ 8.2. Многоступенчатый компрессор
- •Глава 9 циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •§ 9.1. Краткие исторические сведения
- •§ 9.2. Классификация двс
- •§ 9.3. Циклы двс с подводом теплоты при постоянном объёме
- •§9.4. Циклы двс с подводом теплоты при постоянном давлении
- •§ 9.5. Циклы двс со смешанным подводом теплоты
- •Глава 10 циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей
- •§ 10.1. Циклы гту с подводом теплоты при постоянном давлении
- •§10.2. Циклы гту с подводом теплоты при постоянном объеме
- •§ 10.3. Методы повышения термического кпд гту
- •§ 10.4. Циклы реактивных двигателей. Жидкостные реактивные двигатели
- •10.5. Воздушно-реактивные двигатели
- •§ 10.6. Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель
- •§ 10.7. Компрессорные воздушно-реактивные двигатели
- •§ 10.8. Термодинамические методы сравнения циклов тепловых двигателей
- •Глава 11 циклы паросиловых установок мгд-генератор
- •§ 11.1. Цикл карно во влажном паре и его недостатки
- •§ 11.2. Основной цикл псу-цикл ренкина
- •§ 11.3. Полезная работа цикла ренкина. Работа питательного насоса
- •§ 11.4. Термический кпд цикла ренкина
- •§ 11.5. Влияние параметров пара на термический кпд цикла ренкина
- •§ 11.6. Промежуточный перегрев пара
- •§ 11.7. Регенеративный цикл паросиловой установки
- •§ 11.8. Бинарные (двойные) циклы
- •§ 11.9. Циклы парогазовых установок
- •§ 11.10. Циклы атомных электростанций
- •§ 11.11. Циклы электрических станций с магнитогидродинамическими генераторами
- •Глава 12 циклы холодильных машин
- •§12.1. Цикл воздушной холодильной установки
- •§ 12.2. Цикл паровой компрессорной холодильной установки
- •§ 12.3. Цикл холодильной установки абсорбционного типа
- •§ 12.4. Цикл пароэжекторной холодильной установки
- •§ 12.5. Тепловой насос
- •§ 12.6. Вихревая труба
- •§ 12.7. Термотрансформаторы
- •Глава 13 элементы химической термодинамики
- •§ 13.1. Классификация химических реакций
- •§13.2. Первый закон термодинамики в применении к химическим реакциям
- •§ 13.3. Тепловой эффект реакции
- •§ 13.4. Теплоты химических реакций
- •§ 13.5. Закон гесса
- •§13.6..Закон кирхгофа
- •§ 13.7. Применение второго закона термодинамики к химическим процессам
- •§ 13.8. Изохорно-изотермический и изобарно-изотермический потенциалы
- •§13.9. Максимальная работа реакции
- •§ 13.10. Уравнения максимальной работы (уравнения гиббса-гельмгольца)
- •13.11. Химический потенциал
- •§ 13.12. Условия равновесия в изолированных однородных (гомогенных) системах
- •§ 13.13. Условия равновесия в изолированных неоднородных (гетерогенных) системах и химических реакциях
- •§13.14. Равновесие в химических реакциях
- •§ 13.15. Закон действующих масс. Константы равновесия химических реакций
- •§ 13.16. Термическая диссоциация. Степень диссоциации
- •§ 13.17. Зависимость между константой равновесия и степенью диссоциации
- •§ 13.18. Зависимость между константой равновесия и максимальной работой. Уравнение изотермы химической реакции
- •§ 13.19. Влияние температуры реакции на химическое равновесие. Принцип ле-шателье
- •§ 13.20, Тепловая теорема нернста. Третье начало термодинамики
- •§ 13.21. Третье начало термодинамики в формулировке планка (постулат планка)
§13.9. Максимальная работа реакции
Работа, которую можно получить в химической реакции в предположении, что все идущие в ней процессы обратимы, называется максимальной работой реакции Amax . Эта работа является суммой работы расширения и работы против электрических, магнитных, световых и прочих сил (dA = dAx). Это имеет место в том случае, если в реакции выделяется
минимальное количество тепла, не превращенного в работу, т.е.
.
Для реакции при V = const и Т = const
;
.
Из соотношения (13.16) следует
.
Интегрируя это уравнение применительно к изохорно-изотермической реакции, будем иметь
.
Учитывая, что , получим
;
.
Таким образом, в изотермической системе при V = const в обратимых процессах максимальная работа определяется разностью изохорно-изотермических потенциалов. Работа, получаемая в необратимых процессах, для одной и той же системы меньше работы в обратимых процессах, а затрачиваемая работа будет большей.
Для реакций, осуществляемых при постоянных температуре и давлении,
.
Из соотношения (13.16) следует
.
Интегрируя последнее соотношение при р = const и Т = const , получим
,
или
.
Так как , получим
.
С учетом формулы для изобарно-изотермического потенциала , будем иметь
;
.
Отсюда следует, что при постоянных температуре и давлении максимальная работа в обратимых процессах равна разности изобарно-изотермических потенциалов. В необратимых процессах получаемая работа меньше разности . Максимальная работа в данном случае находится как разность общей работы системы и работы расширения при постоянном давлении.
§ 13.10. Уравнения максимальной работы (уравнения гиббса-гельмгольца)
Записывая уравнение (13.22) для начального и конечного состояний, получим
.
Так как , то
.
Учитывая, что будем иметь
(13.26)
Аналогично, записывая уравнение (13.25) для начального и конечного состояния, получим
,
Так как , то
Учитывая, что будем иметь
. (13.27)
Уравнения (13.26), (13.27) называются уравнениями максимальной работы или уравнениями Гиббса-Гельмгольца. Общий вид этих уравнений будет
.
13.11. Химический потенциал
В химических реакциях, в отличие от термодинамических процессов, массы отдельных компонентов изменяются. В этом случае любое из свойств системы может быть представлено как, функция количества вещества m и любых двух переменных р, V, Т,U, S, F и других. Дифференцируя выражение
,
где и - внутренняя энергия количественной единицы вещества, получим
. (13.28)
Известно, что . Отсюда (13.28) примет вид
.
Так как
;
,
то
. (13.29)
Величина называется химическим потенциалом.
Уравнение (13.29) принимает вид
.
По аналогии можно записать
.
Вычислив соответствующие производные, получим
. (13.30)
Таким образом, химический потенциал является частной производной одной из термодинамических функций по массе при постоянных значениях соответствующих независимых переменных.
Так как все рассмотренные выше термодинамические функции (U, I, S, F, Z) имеют размерность энергии, то, как это следует из формулы (13.30), химический потенциал характеризует изменение энергии при изменении массы данного вещества на единицу. Химический потенциал имеет важное значение в термодинамике фазовых превращений и в химической термодинамике.
Это связано с тем, что здесь рассматриваются процессы, протекающие с перераспределением массы системы.