Równowaga osmotyczna ” < ’ p + ” p p +  p +  ‘

Prezentacja na temat: "Równowaga osmotyczna ” < ’ p + ” p p +  p +  ‘"— Zapis prezentacji:

1 Równowaga osmotyczna 2 2 1 3 ” < ’ p + ” p p +  p +  ‘
roztwór hipertoniczny roztwór hipotoniczny 2 2 1 3 ” < ’ p + ” p p +  p +  ‘ możliwy tylko transport rozpuszczalnika (2) (o małych cząsteczkach) 2o(T,p) = 2(T,p) = 2o(T,p) + RTln(x22) 2o(T,p) > 2(T,p) = 2o(T,p) + RTln(x22) 2o(T,p) = 2o(T,p+) + RTln(x22) ciśnienie osmotyczne  = c1RT równanie van’t Hoffa

2 Równowaga osmotyczna (2)
roztwór hipotoniczny roztwór hipertoniczny

3 Ograniczenia termodynamiki klasycznej
jak ? stan A pA, TA, VA,n1A,n2A,…,nkA stan B pB, TB, VB,n1B,n2B,…,nkB

4 Zmienność parametrów w funkcji czasu i położenia
T0<T1 Q Q Q T1(t) T0(t) Q Q

5 Hipoteza lokalnej równowagi
X(11) X(12) X(13) X(14) X(15) X(16) X(17) X(1…) X(21) X(22) X(23) X(24) X(25) X(26) X(27) X(2…) X(31) X(32) X(33) X(34) X(35) X(36) X(37) X(3…) X(41) X(42) X(43) X(44) X(45) X(46) X(47) X(4…) X(51) X(52) X(53) X(54) X(55) X(56) X(57) X(5…) X(61) X(62) X(63) X(64) X(65) X(66) X(67) X(6…) X(71) X(72) X(73) X(74) X(75) X(76) X(77) X(7…) X(81) X(82) X(83) X(84) X(85) X(86) X(87) X(8…) X(…1) X(…2) X(…3) X(…4) X(…5) X(…6) X(…7) X(..,..)

6 Inne spojrzenie na II Zasadę
dS ≥ dQ/T dS = dQ/T + diS dS = deS + diS Sumaryczna zmiana entropii dla procesu deSukł + diSukł + deSot + diSot ≥ 0 deSukł = dQ/T deSot = -dQ/T diSukł + diSot ≥ 0

7 Lokalne sformułowanie II Zasady
diSukł ≥ 0 diSot ≥ 0 Produkcja entropii jest nieujemna źródło entropii

8 Lokalne sformułowanie II Zasady
σ(11)≥0 σ(12)≥0 σ(13)≥0 σ(14)≥0 σ(15)≥0 σ(1…)≥0 σ(21)≥0 σ(22)≥0 σ(23)≥0 σ(24)≥0 σ(25)≥0 σ(2…)≥0 σ(31)≥0 σ(32)≥0 σ(33)≥0 σ(34)≥0 σ(35)≥0 σ(3…)≥0 σ(41)≥0 σ(42)≥0 σ(43)≥0 σ(44)≥0 σ(45)≥0 σ(4…)≥0 σ(51)≥0 σ(52)≥0 σ(53)≥0 σ(54)≥0 σ(55)≥0 σ(5…)≥0 σ(61)≥0 σ(62)≥0 σ(63)≥0 σ(64)≥0 σ(65)≥0 σ(6…)≥0 σ(71)≥0 σ(72)≥0 σ(73)≥0 σ(74)≥0 σ(75)≥0 σ(7…)≥0 σ(81)≥0 σ(82)≥0 σ(83)≥0 σ(84)≥0 σ(85)≥0 σ(8…)≥0 σ(.,1)≥0 σ(..2)≥0 σ(..3)≥0 σ(..4)≥0 σ(..5)≥0 σ(..,..)≥0

9 Gradienty i przepływy w procesie nieodwracalnym
T0<T1 Q Q siły termodynamiczne przepływy Q T1(t) T0(t) Q Q

10 Linowe związki pomiędzy źródłem entropii a siłami termodynamicznymi
V = const

11 Równowaga w układzie wieloskładnikowym i wielofazowym
Parametry niezależne – odnoszące się do fazy α albo β: dU = - dU dV = - dV dni = - dni Parametry niezależne – odnoszące się do fazy α albo β: dU + dU = 0 dV + dV = 0 dni + dni = 0 α β U, V, N = const U = U + U V = V + V N = N + N

12 Linowe związki pomiędzy źródłem entropii a siłami termodynamicznymi
V = const

13 Linowe związki pomiędzy źródłem entropii a siłami termodynamicznymi
Proces Strumień przepływu Typ Siła termodynamiczna X skoniugowana z J Bodziec termodynamiczny Transport energii na sposób ciepła wektor Dyfuzja substancji Reakcja chemiczna skalar

14 Dla układu nieruchomego
Strumienie dyfuzyjne , Dla układu nieruchomego

15 Zależność strumieni od sił
, J zależy od siły skoniugowanej a może od innych sił też ...

16 Zależność przepływów od sił termodynamicznych - termodyfuzja
T1 > T2 Q T2 T1 Siła termodynamiczna (różnica temperatur) powoduje nie tylko przepływ energii (przepływ skoniugowany), ale również przepływ dyfuzyjny (przepływ sprzężony); ten pierwszy zwiększa entropię, ten drugi - zmniejsza W ogólnym przypadku przepływ zależy od wszystkich sił termodynamicznych, nie tylko skoniugowanych

17 współczynniki fenomenologiczne
Zależność przepływów od sił termodynamicznych – równania fenomenologiczne rozwinięcie w szereg: źródło entropii: współczynniki fenomenologiczne

18 Współczynniki fenomenologiczne
… L1n L21 L22 L23 L2n L31 L32 L33 L3n Ln1 Ln2 Ln3 Lnn

19 Współczynniki fenomenologiczne - uproszczenia
… Ln1 Ln2 Ln3 Lnn 1. Zasada przemienności Onsagera Lij = Lji 2. Zerowanie się niektórych współczynników krzyżowych jako skutek zasady Curie

20 Współczynniki fenomenologiczne – konkretny przykład
Układ dwuskładnikowy: proces transportu ciepła, dyfuzji i reakcja chemiczna Lu1 = L1u Lur = L ru = 0 L1r = L r1 = 0

21 Stan stacjonarny Stałe siły termodynamiczne, przynajmniej jedna z nich niezerowa. stałe przepływy Entropia w procesie stacjonarnym źródło (produkcja) entropii osiąga minimum

22 Stan stacjonarny dla termodyfuzji
Układ dwuskładnikowy, stała różnica temperatur Xu = const siła termodynamiczna powodująca dyfuzję; zmienia się aż do osiągnięcia stanu stacjonarnego Źródło entropii znika przepływ dyfuzyjny Uogólnienie: W stanie stacjonarnym znikają przepływy nieskoniugowane z niezerową siłą termodynamiczną

23 Zależność przepływów od sił termodynamicznych - termodyfuzja
T1 > T2 Q T2 T1

24 Nieliniowa termodynamika procesów nierównowagowych
rozwinięcie w szereg: Tworzenie trwałych uporządkowań w układach dalekich od stanu równowagi (struktur dyssypatywnych)

25 Twórcy termodynamiki procesów nierównowagowych
Lars Onsager ( ), jeden z twórców termodynamiki procesów nierównowagowych. Nagroda Nobla 1968 Ilya Prigogine ( ), położył podstawy pod nieliniową termodynamikę procesów nierównowagowych. Nagroda Nobla 1977