Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Различают две группы свойств системы:
а) экстенсивные свойства, —численные значения которых пропорциональны массе вещества; к числу таких свойств относятся, например, вес и объем системы;
б) интенсивные свойства,—численные значения которых не зависят от массы; к ним относятся, например, температура, давление, удельный и молярный объемы.
Хотя каждое свойство системы характеризует ее с какой-либо стороны, но особенно характерными при изучении систем с термодинамической точки зрения являются их интенсивные ¦свойства, так как последние не зависят от количества вещества в системе и однаковы для всей системы или для любой конечной части ее (при условии, что система находится в состоянии равновесия).
Поэтому состояние системы принято характеризовать совокупностью значений ее интенсивных свойств, которые, обычно, называют параметрами состояния системы.
Напомним, что диффузией называется обусловленный хаотическим тепловым движением молекул, процесс постепенного взаимного проникновения веществ, соприкасающихся друг с
другом. Два соприкасающихся газа всегда будут диффундировать друг в друга (за исключением случаев, когда оьїи мгновенно соединяются химически). Две жидкости будут диффундировать неограниченно друг в друга только в том случае, если они способны полностью смешиваться друг с другом. Если же жидкости лишь частично смешиваются друг с другом то при соприкосновении их вначале наблюдается диффузия; затем, после взаимного насыщения жидкостей видимая диффузия приостанавливается,—наступает состояние подвижного равновесия между этими жидкими фазами.
Понятно, что процесс диффузии может иметь место не только при контакте двух одноименных фаз, но также и при контакте двух разноименных фаз: газообразной фазы с жидкой, жидкой фазы с твердой и твердой фазы с газообразной.
Понятие о термодинамическом равновесии не исключает, а, наоборот, предполагает наличие хаотического молекулярно-теплового движения. Поэтому, когда говорят, что между фазами системы наступило равновесие и диффузия приостановилась, то при этом имеют в виду только видимый результат диффузии; фактически переход молекул из одной соприкасаю-
43
щейся фазы в другую и обратно не прекращается, но число молекул любого вещества, перешедшее из одной фазы в другую, делается равным числу молекул того же вещества, перешедших в обратном направлении. Таким образом равновесие между фазами является „подвижным" или „динамическим".
Иногда равновесное состояние системы или отдельных фаз ее изображают графически в какой-либо системе координат. Любая точка на графике, отображающая некоторое состояние системы или какой-нибудь ее фазы, называется фигуративной: точкой системы или фазы.
Всякое изменение состояния системы, связанное с изменением хотя бы одного параметра состояния, называется термодинамическим процессом (или, кратко,—процессом).
В частности для того, чтобы в какой-либо гетерогенной системе протекал видимый процесс межфазового обмена веще- , ством и энергией, необходимо, чтобы между фазами системы не было равновесия или, как говорят, должна существовать разность фаз. Чем больше эта разность фаз, тем интенсивнее будет протекать процесс межфазового обмена.
Линию, изображающую в какой-либо системе координат тот или иной процесс, будем называть кривой (или линией или путем) процесса.
Процессы, протекающие при постоянной температуре, называются изотермными, при постоянном давления—изобарными, при постоянном объеме — изохорными.
Процессы, при протекании которых система выделяет теплоту, называются экзотермияными. Процессы, при которых теплота поглощается системой, называются эндотеряичными.
Процессы, при которых система не получает и не отдает теплоты, но может получать от внешней среды или совершать ¦ над последней работу, называются адиабатными.
3. ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ
Процесс, переводящий изолированную систему из состоя* ния А в состояние В называется обратимым, если в результате прямого и обратного процессов, т. е. после возвращения этой системы в исходное состояние, в окружающей среде не останется никаких изменений. В противном случае процесс будет называться необратимым.
Для того, чтобы процесс в целом оказался обратимым необходимо и достаточно, чтобы все происходящие в системе процессы протекали равновесно.
Поясним понятие о равновесном процессе.
Пусть на систему, которая находится в состоянии термодинамического равновесия, со стороны внешней среды оказываются непрекращающиеся бесконечно малые воздействия. В
44
системе возникнет бесконечно медленный процесс перехода ее из начального состояния в сторону какого-то конечного состояния. При таком процессе система будет последовательно проходить через ряд равновесных состояний или вернее она будет проходит через ряд состояний, бесконечно близких к состояниям равновесия. Такие процессы и будем называть равновесными.
Отметим главнейшие характерные особенности равновесных процессов:
а) достаточно бесконечно мало изменить условия, чтобы равновесный процесс мог протекать в противоположном направлении.
