Метастабильное состояние. Критическое состояние.

Метастабильное состояние (от греч. μετα «через» и лат. stabilis «устойчивый»), состояние неустойчивого равновесия физической системы, в котором система может находиться длительное время.Что такое метастабильное состояние может быть понятно из приведенной справа картинки:cостояние 1: метастабильное - состояние, стабильность которого сохраняется при маленьких возмущениях;cостояние 2: нестабильное - состояние, стабильность которого нарушается при бесконечно малых возмущенииях;cостояние 3: стабильное - состояние, стабильность которого сохраняется при больших возмущениях.Метастабильные состояния широко встречаются в природе и используются в науке и технике. С существованием метастабильных состояний связаны, например, явления магнитного, электрического и упругого гистерезиса, образование перенасыщенных растворов, закалка стали, производство стекла и т. д. Метастабильные состояния соответствуют одному из минимумов термодинамического потенциала системы при заданных внешних условиях. Устойчивому (стабильному) состоянию отвечает самый глубокий минимум. Однородная система в метастабильном состоянии удовлетворяет условиям устойчивости равновесия термодинамического C_P > C_V > 0, (dP / dV) _T < 0, относительно малых возмущений физических параметров (энтропии, плотности и др.). При достаточно больших возмущениях система переходит в абсолютно устойчивое состояние. Большой класс метастабильных состояний связан с фазовыми переходами 1-го рода (кристалл жидкость газ). Критическое состояние (critical state) - состояние вещества, возникающее при исчезновении различия между фазами, находящимися в равновесии друг с другом (напр., между жидкостью и её паром).

 

 

10 .Внутренняя энергия реального газа.

 

11.Эффект Джоуля-Томсона.Сжижение газов и получение низких
температур. Эффе́ктом Джо́уля — То́мсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур. Сжижение газов включает в себя несколько стадий, необходимых для перевода газа в жидкое состояние. Эти процессы используются для научных, промышленных и коммерческих целей. Многие газы могут быть приведены в жидкое состояние путём простого охлаждения при нормальном атмосферном давлении, другие, как, например,диоксид углерода, требуют для этого также и повышения давления. Сжижение используется для изучения фундаментальных свойств молекул газа (например, межмолекулярных сил взаимодействия), для хранения газов. Газы сжижаются в специальных конденсорах, которые поглощают теплоту парообразования, и переводятся в газообразное состояние в испарителях, где теплота парообразования выделяется. Все вещества, в том числе и те, которые в «обычных земных условиях» находятся в газообразном состоянии, могут находиться в трёх основных состояниях — жидком, твёрдом и газообразном. каждое из веществ ведёт себя согласно своей фазовой диаграмме, общий вид которой для всех веществ похож. Согласно этой диаграмме, для сжижения газа необходимо либо понижение температуры, либо увеличение давления, или изменение обоих этих параметров.Сжижение газов — сложный процесс, который включает в себя множество сжатий и расширений газа для достижения высокого давления и низких температур, используя, например, детандеры.Жидкий кислород применяется в больницах для преобразования в газообразное состояние и последующего использования пациентами, имеющими проблемы с дыханием. Жидкий азот используется в медицине в криохирургии,

 

16Явление переноса - диффузия. Процесс переноса массы называется диффузией Рассмотрим теперь две области с разной концентрацией одного и того же вещества или разных веществ. Самопроизвольно возникают потоки молекул, выравнивающие концентрацию. Экспериментально установлен закон Фика: , где - плотность (можно закон написать через концентрацию),
- коэффициент диффузии, , знак “-“ указывает, что диффузия идет из области с большей концентрацией в сторону области с меньшей концентрацией.

17.Явление переноса – теплопроводность Процесс переноса энергии называется теплопроводностью. Она наблюдается, если в одной области среды кинетическая энергия молекул больше чем в другой, т.е. . При столкновениях молекул происходит выравнивание их скоростей движения (переносится теплота).Количество теплоты должно переносится от нагретого тела к холодному.
- пропорционально площади через которую идет перенос, времени и разности температур на единицу длины (градиенту температуры): - экспериментально установленный закон Фурье. Знак “-“ указывает, на направление переноса, что теплота переносится от более нагретого тела к менее нагретому, - коэффициент теплопроводности,