| 8406202 9216 1210 912 1ем. Изоляция не исключает возможности определённого типа контактов со средой (напр., теплового контакта с термостатом, обмена веществом и др.). Процесс перехода системы в равновесное состояние наз. релаксацией. При Р. т. в системе прекращаются все необратимые процессы, связанные с диссипацией энергии,- теплопроводность, диффузия, хим. реакции и т. д. Равновесное состояние системы определяется значениями её внешних параметров (объёма, напряжённости электрич. или магнитного поля и др.), а также значением температуры. Строго говоря, параметры состояния равновесной системы не являются абсолютно фиксированными - в микрообъёмах они могут испытывать малые колебания около своих ср. значений (флуктуации).
Изоляция системы осуществляется в общем случае при помощи неподвижных стенок, непроницаемых для вещества. В случае, когда изолирующие систему неподвижные стенки практически не теплопроводны (напр., в Дьюара сосудах), имеет место адиабатическая изоляция, при к-рой энергия системы остаётся неизменной. При теплопроводящих (диатермических) стенках между системой и внеш. средой, пока не установилось равновесие, возможен теплообмен. При длительном тепловом контакте такой системы с внешней средой, обладающей очень большой теплоёмкостью (термостатом), темп-ры системы и среды выравниваются и наступает Р. т. При полупроницаемых для вещества стенках Р. т. наступает в том случае, если в результате обмена веществом между системой и внеш. средой выравниваются химические потенциалы среды и системы.
Одним из условий Р. т. является механич. равновесие, при к-ром невозможны никакие макроскопич. движения частей системы, но поступательное движение и вращение системы как целого допустимы При отсутствии внеш. полей и вращения системы условием её механич. равновесия является постоянство давления во всём объёме системы. Другие необходимые условия Р. т. - постоянство температуры и хим. потенциала в объёме системы. Достаточные условия Р. т. (условия устойчивости) могут быть получены из второго начала термодинамики (принципа максимальной энтропии)', к ним, напр., относятся: возрастание давления при уменьшении объёма (при постоянной темп-ре) и положительное значение теплоёмкости при постоянном давлении. В общем случае система находится в Р. т. тогда, когда термодинамич. потенциал системы, соответствующий независимым в условиях опыта переменным, минимален. Напр., при заданных объёме и темп-ре должна быть минимальна свободная энергия, а при заданных давлении и темп-ре - термодинамич. потенциал Гиббса (см. Потенциалы термодинамические).
Лит.: Кубо Р., Термодинамика, пер. с англ., М., 1970; Самойлович А. Г. , Термодинамика и статистическая физика, 2 изд., М., 1955; Ван-дер-Ваальс И. Д. , КонстаммФ. , Курс термостатики, ч. 1 - Общая термостатика, пер. с англ. , М., 1936. Д. Н. Зубарев.
РАВНОВЕСИЕ ХИМИЧЕСКОЕ, состояние системы, в к-рой обратимо протекает одна или неск. реакций химических, причём для каждой из них скорости прямой и обратной реакций равны, вследствие чего состав системы остаётся постоянным, пока сохраняются условия её существования. В простейшем случае, когда система гомогенна и в ней протекает обратимая хим. реакция А + В <_> С + D, скорость прямой реакции пропорциональна концентрациям реагирующих веществ
v1 = k1[A][B],
а скорость обратной реакции пропорциональна концентрациям продуктов реакции
v2 = k2[C][D],
где k1 и k2 - соответствующие константы скоростей при данных условиях. В начальный момент, когда [С] и [D] равны нулю, v2=0, a v1определяется начальными концентрациями А и В. По мере расходования этих веществ и образования веществ С и D v1 уменьшается, а v2 возрастает, затем они становятся равными (v1=v2), т. е. устанавливается Р. х. Из равенства v1=v2следует, что где [С], [D], [А] и [В] - равновесные концентрации реагентов, а К - константа равновесия, зависящая для каждой обратимой реакции от внешних условий. Полученное соотношение есть выражение действующих масс закона', оно характеризует тот предел, до к-рого может меняться исходный состав системы при самопроизвольном течении реакции в данных условиях, т. е. без затраты работы извне. В условиях Р. х. концентрации (активности) всех реагентов связаны между собой и нельзя изменить ни одной из них без того, чтобы не изменились все остальные. Приведённое выражение для К справедливо в случае газовых реакций при невысоких давлениях и в разбавленных растворах.
Термодинамически Р. х. - и в гомогенных, и в гетерогенных системах - характеризуется как состояние, наиболее устойчивое в данных условиях, т. е. такое, в к-ром (в зависимости от способа задания внешних условий) та или иная термодинамическая функция состояния (см. Термодинамика химическая) достигает своего миним. или макс. значения. Для изолированных систем, т. е. не обменивающихся веществом и энергией с внеш. средой, такой функцией является энтропия. При Р. х. энтропия системы максимальна. Если возможен теплообмен с окружающей средой, но темп-pa и давление в системе постоянны, то миним. значение принимает изобарно-изотермический потенциал (см. Гиббсова энергия). При постоянстве темп-ры и объёма минимума достигает изохорно-изотермический потенциал (см. Гельмгольцева энергия).
Зависимость Р. х. от внеш. условий в качественной форме выражается Ле Шателъе - Брауна принципом, в количественной - соответствующими термодинамич. уравнениями. Так, влияние темп-ры выражается ур-ниями изобары или изохоры реакции.
Изучение Р. х. имеет большое теоретич. и практич. значение, особенно возросшее в связи с проведением процессов в сложных многокомпонентных системах. Большие трудности исследования хим. реакций при высоких темп-pax (высокотемпературная химия) экспериментальными методами вызвали интенсивное развитие расчётов равновесных составов смесей при заданных начальных внеш. условиях и исходных концентрациях (или кол-вах) компонентов. В хим. технологии определение положения Р. х. при различных давлениях и темп-pax и учёт скоростей реакций позволяют выбирать оптимальные условия процесса, в частности условия максимального выхода хим. продуктов. Большое значение приобрёл расчёт начального состава смеси по заданному, а также состава квазиравновесных систем, в к-рых одна или неск. термодинамически возможных реакций практически не осуществляются или в силу своих кинетич. особенностей идут очень медленно.
Лит.: Курс физической химии, под общ. ред. Я. И. Герасимова, 2 изд., т. 1, М., 1969; Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Справочник, т. 1, М., 1971. М. Е. Ерлыкина.
РАВНОВЕСИЯ ОРГАНЫ, органы животных и человека, воспринимающие изменения положения тела в пространстве, а также действия на организм ускорений и изменений гравитационных сил. У беспозвоночных P.O. представлены статоцистами, или слуховыми пузырьками, имеющими различное строение и местоположение. У большинства беспозвоночных - это впячивания эктодермы, к-рые сообщаются с наружной средой при помощи канала или отшнуровываются, образуя замкнутый пузырёк. Внутри статоцистов расположены особые твёрдые образования - статолиты. Внутр. полость статоциста, как правило, выстлана чувствующими клетками, снабжёнными ресничками. Обычно статолит имеет большую плотность, чем окружающая его жидкость, и поддерживается чувствит. волосками. Если статолит окружён чувствит. волосками со всех сторон, то при любом изменении положения тела животного в пространстве будут раздражаться смещённым статолитом соответств. группы волосков. Волосковые клетки ракообразных представляют собой первичные чувствующие нейроны. Статоцисты медуз и мор. ежей - маленькие колбовидиые выпячивания наружных покровов тела, внутри к-рых также находятся статолиты. Но в этом случае реснитчатые клетки расположены снаружи статоциста среди эпителиальных клеток, окружающих его, либо в наружной стенке самого статоциста. У сцифоидных кишечнополостных имеется 8 статоцистов, расположенных радиально по краю мантии. У насекомых не обнаружено настоящих статоцистов. У нек-рых водяных клопов и гладыша роль статоцистов выполняют покрытые чувствит. волосками наружные участки тела, удерживающие возд. пузырьки (т. н. газовый статолит). Наиболее сложно устроены Р. о. головоногих моллюсков: статоцисты в виде пузырьков помещаются у них в капсуле головного хряща; однако даже у осьминога их удаление вызывает лишь незначит. нарушения в способности к ориентации. Возбуждение чувствующих клеток статоцистов передаётся в центр. отделы нервной системы. Механизмы ответных реакций животных, лишённых нервной системы, менее ясны. Мн. рецепторы равновесия дают сигналы двух типов - статические, связанные с положением тела, и динамические, связанные с ускорением.
P.O. позвоночных и человека представлены вестибулярным аппаратом, рецепторная часть к-рого расположена во внутреннем ухе (см. также Полукружные каналы). Поступающие из рецепторов равновесия сигналы, связанные с положением тела или с ускорением, возникают при механич. раздражении чувствит. волосков смещёнными отолитами, купулами или эндолимфой. Возникающие импульсы передаются по вестибулярному нерву в мозг. Сложная организация центр. вестибулярных механизмов, |
