Principiul Le Chatelier-Brown. numită și principiul deplasării în echilibru, este un nume comun pentru un număr de principii similare în chimie, termodinamică, electrodinamică și teoria sistemelor. economie și alte științe. Există mai multe formulări diferite ale acestui principiu, de exemplu:
"Fiecare sistem. situat în starea de echilibru termodinamic, este modificări derulate ca urmare a unuia dintre parametri echilibru termodinamic, cum ar compensa alți parametrii care apar pe cont propriu, ar duce la o modificare a parametrului în cauză în direcția opusă (adică, există o anumită rezistență la deviația sistemului de echilibru). "
Într-o altă definiție, atenția este axată mai degrabă pe direcția schimbării echilibrului decât pe răspunsul sistemului:
"Dacă se face o acțiune externă asupra unui sistem în echilibru, atunci echilibrul se schimbă în direcția în care sistemul își recapătă starea inițială așa cum era."
Valoarea principiului constă în faptul că ne permite să facem anumite predicții cu privire la evoluția unui sistem aflat sub influență externă. Chimia utilizată pentru a crește randamentul de reacție și în farmacologie - să actualizeze condițiile de echilibru ale sistemului biologic în comunicarea cu liganzi ai receptorilor. [1] În economie, principiul face posibilă explicarea echilibrului prețurilor în sistemele economice eficiente.
- 1 Chimie
- 1.1 Efectul concentrării
- 1.2 Efectul temperaturii
- 1.3 Efectul presiunii
- 1.4 Efectul adăugării de gaz inert
- 2 Termodinamica inversatoare Lorentz
- 3 Electrodinamica
- 4 Economie
- 5 Teoria sistemelor
- 6 Filozofie
- 7 Referințe
- 8 Referințe
- 9 Legături externe
- 10 Vezi, de asemenea
În 1884, fizicianul olandez J. Van't Hoff a exprimat principiul schimbării echilibrului cu temperatura, iar chimistul francez Henri Le Chatelier a generalizat acest principiu și la alte valori. În 1887, Karl Brown a fundamentat principiul în cadrul termodinamicii. Principiul deplasării echilibrului a fost descris, de asemenea, sub forma formulelor din lucrările lui Gibbs. [2]
Expresia clasică a principiului în chimie are forma:
"Dacă sistemul este în echilibru, să acționeze din exterior, schimbând oricare dintre condițiile (temperatură, volum, presiune, concentrare), atunci echilibrul este mutat astfel încât să reducă schimbarea".
Efectul concentrării
Concentrația afectează starea de echilibru după cum urmează:
- Pe măsură ce concentrația unuia dintre materiile prime crește, echilibrul se schimbă în direcția formării produselor de reacție;
- Pe măsură ce concentrația unuia dintre produsele de reacție crește, echilibrul se schimbă în direcția formării materiilor prime.
Ca o ilustrare, luați în considerare reacția monoxidului de carbon cu hidrogen, cu formarea alcoolului metilic:
În această reacție, randamentul alcoolului metilic va fi mai mare cu creșterea concentrației de CO. Eficiența reacției va crește, de asemenea, prin îndepărtarea continuă a produselor de reacție.
Efectul temperaturii
În fiecare reacție reversibilă, una dintre direcții corespunde unui proces exotermic, iar celălalt unui proces endotermic. De exemplu, luați în considerare interacțiunea dintre azot și hidrogen pentru a forma amoniac:
unde Q = 92 kJ pe mol.
Reacția directă este exotermă, mergând cu eliberarea căldurii și reacția inversă este endotermă, necesitând absorbție de căldură.
Efectul schimbărilor de temperatură asupra poziției echilibrului chimic se supune următoarelor reguli:
- Pe măsură ce crește temperatura, echilibrul chimic se îndreaptă spre reacția endotermică;
- Pe măsură ce temperatura este redusă, echilibrul chimic se schimbă în direcția reacției exoterme.
În consecință, în reacția rezultată, pe măsură ce căldura este eliberată, temperatura crește, ceea ce reduce randamentul amoniacului.
Efectul presiunii
În toate reacțiile care implică substanțe gazoase, însoțite de o modificare a volumului datorată unei modificări a cantității de substanță în timpul trecerii de la substanțele inițiale la produsele de reacție, presiunea din sistem influențează poziția de echilibru.
Influența presiunii asupra poziției de echilibru respectă următoarele reguli:
- Cu o presiune crescândă, schimbările de echilibru în direcția formării substanțelor (produse inițiale sau de reacție) cu un volum mai mic;
- Pe măsură ce presiunea scade, echilibrul se schimbă în direcția formării substanțelor cu un volum mare;
- Când volumele substanțelor inițiale și ale produselor de reacție sunt egale, presiunea nu afectează echilibrul reacției.
Luați în considerare din nou reacția azotului cu hidrogen:
Presupunând că fiecare mol de gaz ocupă același volum în condiții standard, avem 4 volume în partea stângă a ecuației și două volume pe partea dreaptă. Astfel, în tranziția de la materiile prime la produsul de reacție (amoniac), volumul gazelor a scăzut la jumătate. Prin urmare, pe măsură ce crește presiunea, echilibrul se îndreaptă spre formarea NH3. după cum reiese din următoarele date pentru reacția sintezei amoniacului la 400 ° C:
Efectul adăugării unui gaz inert
Acest efect arată că nu orice schimbare de presiune modifică cursul reacției, ci doar ceea ce este legat de substanțele care reacționează în sine. Astfel, în cazul în care se adaugă un gaz inert, cum ar fi heliu, într-un volum închis, echilibrul în reacțiile cu faza gazoasă nu se va schimba în ciuda modificării presiunii totale din sistem. [3] Pentru cursul reacțiilor, nu este presiunea totală care este importantă, ci presiunile parțiale ale substanțelor care reacționează. În cazul în care volumul sistemului variază în funcție de presiunea, gazul inert poate afecta cursul reacției prin variația modificărilor de volum și presiuni parțiale corespunzătoare.
Termodinamica inversatoare Lorentz
unde este densitatea energiilor câmpului electromagnetic și gravitațional asociate volumului sistemului. - Funcția de compresie, în funcție de presiunea și densitatea materiei. - potențialul chimic; - cantitatea de substanță în mol.
Dacă, sub influența unui anumit motiv, sistemul se abate de la starea de echilibru, atunci forța care se întoarce în general la poziția de echilibru poate fi scrisă după cum urmează:
unde temperatura este funcție de localizarea elementului de volum, este entropia elementului de volum.
În expresia forței există două componente, dintre care unul este legat de gradientul entropiei, iar celălalt în funcție de gradientul potențialului chimic. Aproape întotdeauna, ambele componente ale forței sunt opuse una față de cealaltă, astfel încât, deși sistemul trece la o nouă poziție de echilibru, dar în prezența unei forțe de rezistență, acest lucru se întâmplă mai lent.
electrodinamică
Chiar înainte de apariția principiului Le Chatelier-Brown în electrodinamică, regula Lenz, înființată în 1833, era cunoscută:
"Curentul de inducție în circuit este direcționat astfel încât fluxul de inducție magnetică creat de el prin suprafața delimitată de contur tinde să împiedice schimbarea curentului pe care îl provoacă acest curent".
Economistul american Paul Samuelson în 1947, și-a exprimat principiul Le Chatelier - Brown, cu ajutorul unor termeni economici, în scopul de a descrie condițiile de echilibru economic: În cazul în care variabilele sunt modificate în mod independent, impunerea asupra lor de restricții suplimentare (sub forma unor parametri de comunicare), cu condiția ca soldul duce la o scădere modificați funcția atunci când parametrul asociat este modificat. În special, cererea de bunuri și flexibilitatea pieței pentru furnizarea de bunuri sunt mai mici pentru perioade mici, ceea ce se explică prin limitarea sub formă de costuri crescute în comparație cu termeni lungi. [5]
În cadrul aparatului dinamică structură se prezintă următoarea formulă:
„Principiul Le Chatelier - Brown descrie modelul de la nivel de sistem, în conformitate cu care orice schimbare în starea sistemului cauzată de ambele cauze externe și interne ale proceselor sistemului pentru a compensa această schimbare.“
Din punct de vedere mai general, filosofic, principiul Le Chatelier-Brown este o manifestare a legii filozofice de conservare și schimbare în organizarea sistemului, care este formulată după cum urmează:
"În procesul de dezvoltare, sistemul încearcă să-și mențină organizarea de echilibru și să-l reconstruiască la o valoare optimă nouă, contracarând toate influențele sau forțele care schimbă organizația".
literatură
Link-uri externe
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: