Термодинамика необратимых процессов

С.Р. де Гроот ТЕРМОДИНАМИКА НЕОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССОВ М.:Гос.изд.технико-теоретической литературы, 1956, 281 стр.

Содержание Предисловие редактора перевода Из предисловия автора Принятые обозначения Глава I. Введение § 1. Теории необратимых процессов § 2. Теория Онзагера § 3. Неравновесные термодинамические функции Глава II. Соотношения взаимности Онзагера § 4*. Метод исследования § 5*. Теория флюктуаций § 6*. Микроскопическая обратимость § 7*. Затухание флюктуаций § 8*. Соотношения Онзагера Глава III. Однокомпонентные системы § 9. Термомолекулярная разность давлений и й эффект § 10. Два способа выбора потоков и сил § 11*. Третий способ выбора потоков и сил § 12*. Приведение матриц феноменологических коэффициентов к диагональной форме § 13*. Смещение нуля отсчета энергии § 14*. Перенос тепла в газе Кнудсена Глава IV. Теплопроводность, электропроводность и явление релаксации § 15. Введение § 16. Перенос тепла от одной системы к другой § 17. Одномерный тепловой поток § 18*. Трехмерный тепловой поток § 19*. Теплопроводность во внешнем магнитном поле § 20*. Электропроводность § 21*. Электропроводность во внешнем магнитном поле § 22 . Явление релаксации

9 13 15 19 19 23 27 31 31 31 33 35 37 38 38 46 48 51 52 54 57 57 58 59 61 67 68 72 73

Глава V. Непрерывные системы без химических реакций § 23. Введение § 24. Основные уравнения § 25. Баланс энтропии и феноменологические уравнения § 26. Энергия переноса § 27. Стационарное состояние. Эффект термомолекулярного давления и термоэффузионный эффект § 28. Стационарное состояние первого и второго порядка. Тепломеханический эффект § 29*. Линейные преобразования потоков и сил Глава VI. Непрерывные системы с химическими реакциями § 30*. Введение § 31*. Основные уравнения § 32*. Баланс энтропии и феноменологические уравнения § 33*. Стационарные состояния § 34*. Стационарное состояние первого порядка § 35*. Стационарное состояние второго порядка и энергия переноса § 36*. Эффект термомолскулярпого давления § 37*. Термоэффузионный эффект § 38*. Химический эффект § 39*. Тепломеханический эффект и теплота переноса § 40*. Энергопроводность и теплопроводность в стационарном состоянии первого порядка § 41*. Жидкий гелий II Глава VII. Прерывные системы. (Обычная диффузия, термодиффузия, вязкость, обычный и термодиффузионный потенциалы) § 42. Введение § 43. Основные уравнения § 44. Баланс энтропии § 45. Феноменологические уравнения § 46. Обычпая диффузия § 47. Механическое равновесие § 48*. Обычная диффузия, и гравитационная § 49. Термодиффузия (эффект Соре) § 50. Эффект Дюфора

75 75 76 79 81 82 85 88 96 96 97 99 103 104 107 110 112 113 113 115 117 121 121 122 125 129 130 135 138 141 149

§ 51. Вязкость § 52*. Линейные преобразования потоков и сил § 53. Линейные преобразования в связи с и явлениями § 54*. Стационарное состояние систем с § 55*. Нестационарное состояние систем с электрическими зарядами (термодиффузия, обычный и термодиффузионный потенциалы) Глава VIII. Термоэлектричество § 56. Введение § 57. Прямой метод § 58. Анализ прямого метода § 59*. Метод, использующий энергию переноса § 60*. Метод, использующий энтропию переноса § 61. Термомагнитные и гальваномагнитныо эффекты Глава IX. Химия § 62. Введение § 63. Химические реакции в закрытых системах § 64*. Анализ принципа детального баланса § 65. Химические реакции в открытых системах § 66*. Скорость и протекание химических реакций § 67. Электрохимия § 68. Электрокинетический эффект § 69. Химические реакции и явление релаксации Глава X. Стационарные состояния § 70. Два описания § 71. Состояния минимального возникновения энтропии § 72. Распространение принципа ле Шателье § 73. Стационарные состояния различного порядка § 74*. Стационарное состояние нулевого порядка § 75. Стационарное состояние первого и о порядка § 76*. Примеры применения принципа ле Шателье к стационарным состояниям о порядка § 77*. Применение к биологии Глава XI. Дальнейшее обсуждение принципов § 78 . Соотношения Онзагера для преобразованных потоков и сил § 79*. Влияние четных и нечетных параметров на соотношения Онзагера

152 155 159 168 174 174 175 178 181 187 194 198 198 198 205 207 210 217 222 227 234 234 235 237 239 240 241 245 246 248 248 253

§ 80*. Обобщение теоремы Онзагера 258 § 81*. Неравновесные термодинамические функции 261 § 82*. Другие теории необратимых процессов 265 Библиография 270 Литература к отдельным главам 276 Предметный указатель 277 Предметный указатель - молекулярная и гравитационная, Баланс энтропии 99, 261 связь 139 Вектор осевой 67 - - связь коэффициентов 138 - Холла 68, 72 Возникновение энтропии 46, 59, 88, δ-функция трехмерная Хевисайда94, 101, 103, 126, 127, 152, 156, Дирака 64, 65 163, 179 Жидкость капельная 119 - - в единицу времени 8 Закон линейный 9, 10, 61 - - в четырехполюснике 257 - Ома 220 - - внутреннее 208 - сохранения массы 77, 227 - - зависимость от времени 243 - - энергии 76, 77, 227, 228, 282 - - минимальное 86, 107, 238 - Фурье 59, 61 Время релаксации 74 Затухание флюктуаций 35, 256 Второй закон термодинамики 78 Количество переноса 47, 53, 89, 94, Газ идеальный 43, 45, 54, 84, 233 108, 157, 170 - - смеси 133, 149 Концентрации равновесные 203 - Кнудсена 43, 54, 119 Коэффициент гравитационной Гелий II, теплопроводность 119, 120 диффузии 140, 141 - - жидкий 86, 117 - градиента концентрации 133 - - как двухкомпонентная система 117 - диффузии 133, 134 - - состояние стационарное 118 - - молекулярной 140, 141 - - термомолекулярное давление 118 - Дюфора 24 - - фонтанный эффект 38, 44, 118 - Нернста 196 Гипотеза Онзагера 35 - Соре 145, 146 Градиент концентрации 171, 172 - теплопроводности 147, 148 - электрического потенциала 169— - термодиффузии 24 172 - термомолекулярного эффекта 43 Давление гидростатическое 52 - химический 111 - термомолекулярное 92, 110, 115, - химического сродства 129 117 - Эттингсхаузена 196 - электроосмотическое 224, 226 Кристалл 62, 66 Движение броуновское, результаты - - термостатическое равновесие 62 Пригожина 263 Кристаллы анизотропные 129 Дивергенция, поток энтропии 126 - - термоэлектрический эффект 175 Диффузия 23 Матрица коэффициента теплопроводности 57

- Lλµ симметричность 66 - сопротивления 69 - - удельного 68 - феноменологических коэффициентов 51 Мембрана пористая 85 Мера термодиффузии 148 Металлы, термоэлектрические свойства 175 - - явления 244 Модель Энскога и Чэпмена 262 Наложение теплопроводности и электропроводности 194 Обратимость микроскопическая 33— 35, 57, 254—256 - - влияние лоренцовой силы 35 Организм живой, как открытая система 247 - - необратимые процессы 247 - - понижение энтропии 247 Отношение масс, отвлеченная величина 200 Параметры сопряженные 159 - термостатические 168 - четные и нечетные 253 - - влияние па соотношение Онзагера 253 - - первой группы 253 Первый закон термодинамики 50 Перенос массы 53 - тепла 54, 58 - - нормальный 116 - энергии 73, 113 Поле температурное неоднородное 166 Полнота химической реакции 212 Порядок флюктуаций нормальный 255 Потенциал движущийся 224, 226 - термодиффузионный 168, 173 - химический 98, 160 - - для идеальных газов 246 - - средний удельный 125

- электрический 166 Поток вещества 94 - диффузии 147 - массы 48 - тепла 48 - - скалярный 227 - тепловой 67, 114, 115 - - между двумя системами 58 - - одномерный 59 - - приведенный 157 - - трехмерный 61 - термодинамический 161 - энергии 47, 60, 74, 84 - энтропии 48, 58, 90, 163 - - суммарный 127 Потоки и силы зависимые 252 - - независимые 252 - сопряженные 155 Превращения анизотропные 245 Преобразования линейные потоков и сил 88 - потоков и сил 156—158 Принцип детального баланса 205, 206, 207 - ле Шателье 237, 246 - - примеры использования 245 Процесс изотермический 42, 47 Процессы необратимые 12, 13, 42 - - теории 19 - - термодинамика 23 - обратимые 240 - прерывные, термодиффузия 141 Псевдотермостатика 266, 267 Равновесие диффузионное 133 - механическое двух нереагирующих газов 150 - термостатическое 241 - химическое 111—117 - - мгновенное 111, 113 - - нормальное 116 Разность давлений термомолекулярная 38 - концентрации 107

- термомолекулярного давления 43, 154 Разряд газовый, химические реакции 232 Рассеяние минимальное 238 Реакция изоаффинная 210, 246 - мономолекулярная тройная 202, 203, 205 Реакция химическая, сродств 245 Релаксация 73, 227 - акустическая 73 Сила термомолекулярная 177 - термоэлектрическая 178 Символ Кронекера 152 Симметричность феноменологических уравнений 259 Система адиабатически изолированная 31 - закрытая, возникновение энтропии 201 - - закон сохранения энергии 199, 200 - - изменение сродства 210 - - одиночная реакция 211 - - закон сохранения массы 211 - - одновременное протекание нескольких реакций 214 - - скорость реакции 199 - - уравнение Гиббса 200 - - закона сохранения масс 199 - - химические реакции 198 - изолированная 245 - неоднородная непрерывная, уравнение Гиббса 127 - непрерывная 82 - - второй закон термодинамики 98 - - закон сохранения массы 97 - - уравнение энергии 98 - нестационарная 168 - однокомпонентная 38, 43, 83 - открытая 207 - - закон сохранения энергии 207, 214 - - одиночная химическая реакция 216

- - одновременное протекание нескольких реакций 217, 259, 260 - - уравнение Гиббса 207 - - закона сохранения массы 207 - - химические реакции 198 - прерывная 125, 162, 209, 260 - - баланс энтропии 125, 162, 163, 260 - - возникновение энтропии 132, 137, 142 - - второй закон термодинамики 124 - - вязкость 152 - - диффузия 121 - - гравитационная 138 - - двух компонентов 132 - - изотермическая 130 - - молекулярная 138 - - обычная 130, 133, 138 - - закон сохранения 122, 123 - - механическое равновесие 135 - - равновесие диффузное 134 - - соотношения Онзагера 135 Система прерывная, теплопроводность 121 - - уравнение силы 124 - - энергии 124 - стационарная 83, 103 - стационарное состояние 42 - о электрическим зарядом 166 Скорость химической реакции 98, 129 Смесь бинарная 150 - газовая двух компонентов 85 Смещение нуля отсчета энергии 93, 94 - - энтропии 52 Соотношение Бриджмена 197 - взаимности Онзагера 9, 25, 26, 37, 40, 43, 45, 66, 68, 81, 86, 102, 105, 129, 159 - - вывод 256 - - Калпена 264 - - для преобразованных потоков и сил 248

- - инвариантность 205, 250 - - неопределенность числа 63 - Томсона 187 Сопротивление гидродинамическое 226 Состояние изотермическое 52 - стационарное 61, 166, 234 - - возникновение энтропии, минимальное значение 235 - - второго порядка 85, 107, 113, 114, 239, 241—245 - - нулевого порядка 239—241 - - первого порядка 85, 104, 239, 241, 245 - - уравнения 106 - - рода, теплопроводность 115 - - энергопроводность 115 - - порядок 239, 240 - - применения к биологическим явлениям 246 Сродство химическое 98, 126, 163, 200, 201 Температура осмотическая 85 Тензор проводимости 68 - сопротивления висмута 72 - теплопроводности 67 - удельного сопротивления 71 Теорема Кюри 100, 101, 129, 152, 230 - Онзагера 24—26 - - обобщение 258 - Пригожина 182, 235 Теории необратимых процессов 265 - псевдотермостатические 265 Теория Онзагера 23, 31—36 - стационарного состояния 86 - флюктуаций 31 Теплопроводность 74, 179, 189 - анизотропных кристаллов 57 - - во внешнем магнитном поле 67 - - в системе 45 - нормальная 119 Теплота Джоуля 179 Теплота Пельтье 177, 178, 180, 186, 187, 190, 193

- переноса 51, 53, 54, 92, 114, 144, 159, 170, 183 - Томсона 178, 180, 187, 190, 193 Термодиффузия 11, 23, 84, 85, 166— 168, 243, 245, 266 Термоосмос 39 Термопара 174, 175, 181 Термоэлектричество 174 - баланс энтропии 181 - возникновение энтропии 183 - закон сохранения энергии 190, 191 - количество переноса 174 - соотношение Томсона 178, 180 - стационарное состояние 189 - термодинамическая теория 174 - энергия переноса 181, 183 - энтропия переноса 187 Термоэлемент 176 Ток движущийся 225, 226 Уравнение баланса энтропии 58, 76, 79 - балансное 60 - Гиббса 28, 29, 228 - Гиббса-Дюгема 136 Уравнения термодинамические 161 Фактор термодиффузии 145 Флюктуации 253 - затухание 35, 256 - четных и нечетных параметров 254 Функции термодинамические неравновесные 27—30, 261 Функция корреляционная 33 - Гиббса удельная 41, 125 - Реле 154 Электропроводность 86 - в кристаллах 68 - в отсутствии магнитного поля 69 - во внешнем магнитном поле 72 - изотермическая 188 Энергии переноса, соотношения 110 Энергия диффузии кинетическая 263, 264 - молекул средняя 55

- переноса 46, 52, 53, 55, 81, 82, 85— 88, 107—110 - - связь с теплотой переноса 83 - рассеяния 236 - удельная парциальная 160 - химического переноса 231, 233 Энергопроводность 115 Энтальпия удельная 116 Энтропия, изменение 58, 126 - переноса 48, 90, 156 - связь с биологическими системами 247 - системы в состоянии возбуждения 239 - удельная парциальная электронов 185 Эффект гальваномагнитный 194, 197 - Дюфора 141, 149 - - в жидкостях 151 - Зеебека 177 - Кнудсена 45, 243, 244 - Нериета 195 - Пельтье 177, 178, 185, 193 - разделения 146, 184 - релаксации 73, 74 - - скалярность 74 - Соре 141, 154 - тепловой 113

- тепломеханический 85, 88, 113, 114, 117, 245 - термодиффузионный 82, 85, 112 - чермомагнитный 194, 197 - термомеханический 38, 39, 42, 43, 50 - термомолекулярного давления 82 - термомолекулярный 84 - термоэлектрический гомогенный 184, 185 Эффект фонтанный 38, 39, 44, 118 - химический 113 - электрокинетический 222, 225 - - закон сохранения массы и заряда 222 - - энергии 222 - - уравнение баланса энтропии 224 - Гиббса 222 - электроосмотический 224, 226 - Эттингсхаузена 196 Явления гальваномагнитные 175 - переноса в химии 202 - - влияние химических реакций 198 - термомагнитные 175 - электрические 159 - электрохимические, законы сохранения заряда 218 - - масс 217 - - уравнений Гиббса 219