Основы химической термодинамики неоднородных систем

Aleksandr Malyshev — Wed, 29 Jan 2025 10:30:25 +0000

Понятие о неоднородных системах, в дополнение к понятию о гетерогенных системах, возникает при отклонениях свойств внутри однородных макро-фаз, когда масштаб неоднородностей становится меньше нижнего размера области применимости термодинамики, определяемого как размер, ниже которого становятся важными учет дискретности вещества и размерные флуктуации. Неоднородные системы появляются за счет присутствия границ раздела фаз, внешних сил или неравновесности состояния системы. В ходе развития классической термодинамики малых систем для диапазона размеров от одного до 100 нм методами статистической термодинамики было выявлено главное противоречие между квазистатическим процессом, который является основным процессом, обсуждаемым в равновесной теории фазовых переходов, и существующими экспериментальными данными по временам релаксации процессов переноса импульса, энергии и массы.Монография освещает новые разработки в классической и статистической термодинамиках, указывающие на…Понятие о неоднородных системах, в дополнение к понятию о гетерогенных системах, возникает при отклонениях свойств внутри однородных макро-фаз, когда масштаб неоднородностей становится меньше нижнего размера области применимости термодинамики, определяемого как размер, ниже которого становятся важными учет дискретности вещества и размерные флуктуации. Неоднородные системы появляются за счет присутствия границ раздела фаз, внешних сил или неравновесности состояния системы. В ходе развития классической термодинамики малых систем для диапазона размеров от одного до 100 нм методами статистической термодинамики было выявлено главное противоречие между квазистатическим процессом, который является основным процессом, обсуждаемым в равновесной теории фазовых переходов, и существующими экспериментальными данными по временам релаксации процессов переноса импульса, энергии и массы.Монография освещает новые разработки в классической и статистической термодинамиках, указывающие на необходимость вернуться к исходной трактовке второго начала термодинамики, сформулированного Клаузиусом, в отличие от его предельной формы, постулированной Гиббсом. Цель монографии – изложение методов расчета термодинамических функций неоднородных систем, включая важнейшую поверхностную характеристику – поверхностное натяжение, методами статистической термодинамики. Книга отражает линию о неразрывной связи равновесных и неравновесных термодинамик и дает взаимосвязь вкладов от малых неоднородных подсистем в термодинамические функции системы макроскопического размера.Общность основ равновесной и неравновесной термодинамик заключена не только в использовании концепции локального равновесия, но и явным образом демонстрируется в ходе последовательного построения уравнений равновесия с позиций предельного перехода от неравновесного состояния к полному равновесному состоянию системы (по логике Клаузиуса). Такая логика излагается впервые, так как исторически Клаузиус обсуждал только однородные системы с одним веществом. Все охватывающие достижения термодинамики были связаны с разработкой Гиббсом теории гетерофазных систем и их поверхностей для многокомпонентных систем. Микроскопические подходы охватывают все области приложений термодинамики, как у Гиббса,но с позиции взаимосвязи равновесных и неравновесных термодинамик, как у Клаузиуса.Монография имеет междисциплинарный характер. Книга предназначена для специалистов в области физической химии, статистической термодинамики, физики поверхностных явлений и фазовых переходов, кинетической теории в конденсированных фазах и гидродинамики, механики твердых тел и технологов, занимающихся созданием новых материалов, а также для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Малые системы и основы термодинамики

Aleksandr Malyshev — Mon, 27 Jan 2025 11:15:49 +0000

Малые системы за последние 15-20 лет стали объектом активного изучения в связи с переходом экспериментальной техники на новый уровень пространственного разрешения в диапазоне размеров от 1 до 100 нм. В данном диапазоне меняются многие физические и химические свойства, что открывает новые подходы к изучению веществ и их практическому применению.Монография посвящена новым разработкам в статистической термодинамике, которые позволили ответить на самые важные вопросы по специфике малых систем, когда нельзя применять уравнения безмодельной термодинамики. Ограничения существуют по следующим признакам: размер областей, в которых важен учет флуктуации (в частности, какие размеры элементарных объемов областей фигурируют в уравнениях термодинамики); степень однородности объема внутри фаз; способ учета фактора кривизны искривленных границ раздела (включая вопрос о применимости уравнения Кельвина); степень неравновесных отклонений, описываемых уравнениями неравновесной термодинамики (насколько эти отклонения малы, чтобы можно было считать реальным достижение равновесного состояния). Также проанализированы понятие «пассивных сил» Гиббса и корректность применения термодинамических подходов в кинетике.Книга предназначена специалистам в области физической химии, статистической термодинамики, физики поверхностных явлений и фазовых переходов, кинетической теории в конденсированных фазах, гидродинамики, механики твердых тел, а также технологам, занимающимся созданием новых материалов, студентам и аспирантам соответствующих специальностей.Материал книги отражает результаты, полученные в ходе выполнения проектов РФФИ (№ 09-03-00035а, 12-03-00028а, 15-03-00587а).

Товбин Юрий Константинович — Knigausa Bookstore: Russian Books

Основы химической термодинамики неоднородных систем

Малые системы и основы термодинамики