Большая Советская Энциклопедия (РА)
Шрифт:
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., Констамм Ф., Курс термостатики, ч. 1 — Общая термостатика, пер, с англ., М., 1936.
Д. Н. Зубарев.
Равновесие химическое
Равнове'сие хими'ческое, состояние системы, в которой обратимо протекает одна или несколько 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 химическая реакция
А + В ^U С + D,
скорость прямой реакции пропорциональна концентрациям реагирующих веществ
u1 = k1[A][B],
а скорость обратной реакции
u2 = k2[C][D],
где k1 и k2 — соответствующие константы скоростей при данных условиях. В начальный момент, когда [С] и [D] равны нулю, u2 = 0, a u1 определяется начальными концентрациями А и В. По мере расходования этих веществ и образования веществ С и D u1 уменьшается, a u2 возрастает, затем они становятся равными (u1 = u2), т. е. устанавливается Р. х. Из равенства u1 = u2 следует, 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 которого 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 котором (в зависимости от способа задания внешних условий) та или иная термодинамическая функция состояния (см. Термодинамика химическая) достигает своего минимального или максимального значения. Для изолированных систем, т. е. не обменивающихся веществом и энергией с внешней средой, такой функцией является энтропия. При Р. х. энтропия системы максимальна. Если возможен теплообмен с окружающей средой, но температура и давление в системе постоянны, то минимальное значение принимает изобарно-изотермический потенциал (см. Гиббсова энергия). При постоянстве температуры и объёма минимума достигает изохорно-изотермический потенциал (см. Гельмгольцева энергия).
Зависимость Р. х. от внешних условий в качественной форме выражается Ле Шателье — Брауна принципом, в количественной — соответствующими термодинамическими уравнениями. Так, влияние температуры выражается уравнениями изобары или изохоры реакции.
Изучение Р. х. имеет большое теоретическое и практическое значение, особенно возросшее в связи с проведением процессов в сложных многокомпонентных системах. Большие трудности исследования химических реакций при высоких температурах (высокотемпературная химия) экспериментальными методами вызвали интенсивное развитие расчётов равновесных составов смесей при заданных начальных внешних условиях и исходных концентрациях (или количествах) компонентов. В химической технологии определение положения Р. х. при различных давлениях и температурах и учёт скоростей реакций позволяют выбирать оптимальные условия процесса, в частности условия максимального выхода химических продуктов. Большое значение приобрёл расчёт начального состава смеси по заданному, а также состава квазиравновесных систем, в которых одна или несколько термодинамически возможных реакций практически не осуществляются или в силу своих кинетических 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
Равнове'сия о'рганы, органы животных и человека, воспринимающие изменения положения тела в пространстве, а также действия на организм ускорений и изменений гравитационных сил. У беспозвоночных Р. о. представлены статоцистами, или слуховыми пузырьками, имеющими различное строение и местоположение. У большинства беспозвоночных — это впячивания эктодермы, которые сообщаются с наружной средой при помощи канала или отшнуровываются, образуя замкнутый пузырёк. Внутри статоцистов расположены особые твёрдые образования — статолиты. Внутренняя полость статоциста, как правило, выстлана чувствующими клетками, снабженными ресничками. Обычно статолит имеет большую плотность, чем окружающая его жидкость, и поддерживается чувствительными волосками. Если статолит окружен чувствительными волосками со всех сторон, то при любом изменении положения тела животного в пространстве будут раздражаться смещенным статолитом соответствующие группы волосков. Волосковые клетки ракообразных представляют собой первичные чувствующие нейроны. Статоцисты медуз и морских ежей — маленькие колбовидные выпячивания наружных покровов тела, внутри которых 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 некоторых водяных клопов и гладыша роль статоцистов выполняют покрытые чувствительными волосками наружные участки тела, удерживающие воздушные 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 незначительные нарушения в способности к ориентации. Возбуждение чувствующих клеток статоцистов передаётся в центральные отделы нервной системы. Механизмы ответных реакций животных, лишённых нервной системы, менее ясны. Многие рецепторы равновесия дают сигналы двух типов — статические, связанные с положением тела, и динамические, связанные с ускорением.
Р. о. позвоночных и человека представлены вестибулярным аппаратом, рецепторная часть которого расположена во внутреннем ухе (см. также Полукружные каналы). Поступающие из рецепторов равновесия сигналы, связанные с положением тела или с ускорением, возникают при механическом раздражении чувствительных волосков смещенными отолитами, купулами или эндолимфой. Возникающие импульсы передаются по вестибулярному нерву в мозг. Сложная организация центральных вестибулярных механизмов, их многочисленные связи с мозжечком и ретикулярной формацией обеспечивают функциональную взаимосвязь с др. анализаторами. Тесное взаимодействие между центральными вестибулярными и нервными механизмами, осуществляющими глубокое мышечное чувство, обусловливает тонкую регуляцию тонуса мышц. Совокупность сенсорных сигналов от лабиринтов, глаз, мышечных, суставных и кожных рецепторов вызывает статокинетические рефлексы, вследствие которых животное и человек поддерживают нормальную ориентацию по отношению к направлению силы тяжести и противодействуют ускорениям во всех плоскостях. Эти рефлекторные реакции протекают при участии спинного мозга и нижних отделов головного мозга. См. также Ориентация животных,Ориентировочная реакция.
Нарушения равновесия у человека наблюдаются при ряде заболеваний нервной системы (см. Атаксия), а также при раздражении и болезнях вестибулярного аппарата (см. Головокружение,Меньера болезнь,Морская болезнь).
Лит. см. при ст. Вестибулярный аппарат,Ориентация животных.
Г. Н. Симкин.
Равновесия теория
Равнове'сия тео'рия, название ряда немарксистских социально-исторических концепций, которые пытаются объяснить процессы развития и функционирования общества или его элементов на основе принципа равновесия, заимствованного из естествознания. Эти концепции не представляют собой теорий в строгом смысле слова: понятие равновесия используется здесь именно в качестве общего объяснительного принципа.
Попытки рассмотреть общество как равновесную систему впервые возникают в европейской социальной науке в 17 в. под влиянием бурно развивавшегося механистического естествознания (Б. Спиноза, Т. Гоббс, Г. Лейбниц). Рассматривая социальные проблемы с позиций «социальной физики», «механики страстей», мыслители той эпохи были склонны проблему общественного порядка сводить к существованию равновесия между частями общества, напоминающего равновесие элементов физического мира. Собственно Р. т. впервые получила развёрнутое изложение в 18 в. в утопических построениях Ш. Фурье, который на «открытых» им способах расчёта равновесия и гармонизации страстей основывал свой план идеального человеческого общежития, а идею равновесия считал универсальной для всего мироздания.
Во 2-й половине 19 в. идею равновесия применительно к общественным проблемам развивали социологи-позитивисты О. Конт, Г. Спенсер, А. Смолл, Л. Уорд, для которых эталоном по-прежнему служило равновесие физических систем. В начале 20 в. концептуальные основания Р. т. несколько видоизменяются под влиянием организмического мышления: эталоном равновесия выступает теперь не механическая система, а живой организм, где это равновесие обеспечивается за счёт сложных процессов внутренней регуляции. Одним из первых такой подход реализовал А. А. Богданов, который своей тектологией предвосхитил некоторые положения кибернетики и современного системного подхода, но в то же время допустил ряд серьёзных механистических просчётов и упрощений. В 20-е гг. Р. т. нашла приверженцев в лице ряда сов. философов-механистов (Д. Сарабьянов, И. И. Скворцов-Степанов и др.), которые фактически противопоставляли положения Р. т. учению диалектического материализма о единстве и борьбе противоположностей, рассматривая скачки как «процессы нарушения равновесия». Р. т. послужила методологической основой правоуклонистских идей Н. И. Бухарина, затушёвывавших противоречия в развитии производственных отношений в период построения социализма.