Закон ле-шателье

Закон ле-шателье

Анри Ле Шателье сформулировал принцип, ныне носящий его имя.

Суть принципа: система, находящаяся в состоянии устойчивого химического равновесия, при внешнем воздействии (изменении температуры, давления, концентрации реагирующих веществ и т. п.) стремится вернуться в состояние равновесия, компенсируя оказанное воздействие.

Равновесие будет смещаться до тех пор, пока не наступит новое положение равновесия, которое соответствует новым условиям.

Неоднократно высказывались гипотезы, что принцип Ла Шателье:

— можно рассматривать как вид обратной связи (есть воздействие на систему, и есть её отклик);

— возможно применять не только в области химических реакций, но и в психологии, социологии, экологии и т.п.

На существование отрицательных обратных связей в неживой Природе, вероятно, первым указал Анри Луи Ле-Шателье (1850-1936) — французский ученый в области физической химии и металлов. В 1884 году он сформулировал общий закон смещения химического равновесия в зависимости от внешних факторов, получивший наименование принципа Ле-Шателье. В физико-химических науках существует закон равновесия, сформулированный А. Л. Ле-Шателье. Он говорит о том, что системы, находящиеся в определённом равновесии, обнаруживают тенденцию сохранять его, оказывают внутреннее противодействие силам, его изменяющим. Например, пусть в сосуде находятся в равновесии вода и лёд при О С и нормальном давлении атмосферы. Если сосуд нагревать, то часть льда тает, поглощая теплоту и продолжая таким образом поддерживать прежнюю температуру смеси. Если увеличивать внешнее давление, то часть льда опять-таки превращается в воду, занимающую меньше объёма, что ослабляет повышающееся давление.

Другие жидкости в противоположность воде при замерзании не увеличиваются в объёме, а уменьшаются; они при тех же условиях смеси, при повышающем давлении проявляют обратное изменение: часть жидкости замерзает; давление, очевидно, так же ослабляется этим, как и в предыдущем случае. К растворам, химическим реакциям, движениям тел принцип Ле-Шателье применяется на каждом шагу, позволяя в самых различных случаях предвидеть системные изменения.

Но тот же закон, как показывают многие наблюдения, применим и к находящимся в равновесии системам биологическим, психическим, социальным. Например, человеческое тело на внешнее охлаждение отвечает тем, что усиливает внутренние окислительные и иные процессы, вырабатывающие его теплоту; на перегревание — тем, что повышает процессы испарения, отнимающие теплоту. Нормальная психика, когда в силу внешних условий для неё уменьшается количество ощущений, например когда человек попадает в тюрьму, как бы возмещает этот недостаток, усиливая работу фантазии, а также развивая внимание к мелочам; напротив, при перегрузке впечатлениями понижается внимание, направленное на частности, ослабевает деятельность фантазии и т. п.

Ясно, что вопрос о всеобщности закона Ле-Шателье не может быть поставлен и систематически исследован никакой из специальных наук: физикохимии нет дела до психических систем, биологии — до неорганических, психологии — до материальных. Но с общеорганизационной точки зрения вопрос, очевидно, не только вполне возможен, а совершенно неизбежен.

Богданов А.А., Тектология: Всеобщая организационная наука в 2-х книгах, Книга 1, М., Экономика, 1989 г., с. 139.

Закон ле-шателье

При анализе глобальных процессов наряду с традиционно применяемым анализом устойчивости по Ляпунову оказывается полезным исследование биосферы на основе принципа Ле-Шателье.

Принцип Ле-Шателье формулируется следующим образом: внешнее воздействие, выводящее систему из равновесия, стимулирует в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия. В разных дисциплинах существуют различные трактовки этого принципа. В статистической физике принцип рассматривается для термодинамически замкнутой системы, находящейся в равновесии, в которой соблюдается правило максимума энтропии. Выполнение принципа Ле-Шателье в данном случае является следствием указанных условий.

Биосфера или любая ее часть в смысле статистической физики не является замкнутой системой. Поэтому не приходится говорить о необходимости выполнении принципа Ле-Шателье в указанном выше смысле. Однако здесь его применение может быть полезным в качестве не «правила», а свойства, выполнение или невыполнение которого характеризует способность биосферы ослаблять воздействия на нее.

Рассмотрим выполнение принципа Ле-Шателье в биосфере. Нас интересуют процессы с характерным временем десятки и сотни лет, т.е. соизмеримые с длительностью индустриального периода. На таких отрезках времени можно говорить о постоянстве углерода биосферепри отсутствии индустриальных выбросов СО 2 в атмосферу.

Наибольший интерес представляет круговорот углерода в биосфере. Наиболее сильное глобальное антропогенное воздействие на биосферу оказывают выбросы двуокиси углерода, образующиеся в результате сжигания ископаемых органических топлив, а также вырубка лесов и эрозия почв.

Рассмотрим случай изменения количества вещества в системе в общем виде. Пусть поведение замкнутой по веществу системы описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями, отвечающими условиям теоремы существования и единственности, с переменными xi (): . Функции считаются заданными в односвязной области. Условие замкнутости означает, что в отсутствие воздействий количество вещества в системе постоянно. (1) Пусть в системе, находящейся в некотором положении равновесия, в результате воздействия значение l -й переменной было мгновенно изменено на . Нас интересует, каким будет изменение стационарного значения этой переменной . Назовем условием выполнения принципа Ле-Шателье в системе следующее: 0 1 (2) Можно показать, что для определения достаточно решить систему уравнений для переменных ( ) :
, ,
Естественно обобщить принцип Ле-Шателье для всей системы как выполнение условия (2) для каждой переменной l=1. n . Легко показать, что условие (3) эквивалентно выполнению условия (2) для каждой переменной l=1. n и, следовательно, является выражением принципа Ле-Шателье для всей системы.

Согласно (3) выполнение принципа Ле-Шателье для всей системы можно интерпретировать таким образом: если происходит изменение количества вещества в системе, то оно должно сопровождаться изменением стационарных значений всех переменных в том же направлении.

Такая трактовка принципа Ле-Шателье позволяет определить его выполнение в системах с большим количеством переменных, для которых аналитическое вычисление соответствующих производных практически невозможно, при помощи простых вычислительных экспериментов: необходимо мгновенно изменить значение любой из переменных системы и определить знаки приращений переменных в новом стационарном состоянии.

Можно показать, что условие (3) для всей системы эквивалентно следующему условию: ( 4) Это означает, что проекции линии равновесных состояний на плоскости (xi ,xj ) (i,j = 1. n, i > j) должны быть возрастающими функциями одной из фазовых переменных.

Данное условие в частном случае при n = 2 записывается в виде: (5) т.е. линия равновесных состояний в плоскости переменных (x1 ,x2 ) должна быть возрастающей функцией x1 .

Отметим, что вприведенной трактовке принцип Ле-Шателье — более сильное условие, чем устойчивость по Ляпунову. Система может быть устойчивой, но принцип Ле-Шателье в ней не выполняться.

Пусть, в качестве примера, биосфера представляется системой атмосфера — травяная растительность — почва, в которой количество углерода постоянно. Введем две переменные: Z1 — количество углерода в атмосфере и Z4 — количество углерода в гумусе почвы. Массой травяной растительности можно пренебречь. Считаем, что система в отсутствие воздействий находится в положении равновесия. Рассмотрим плоскость переменных Z1 и Z4 (рис. 1). Условие постоянства количества углерода в системе означает, что траектории системы должны находиться на линиях Z1 + Z4 = M = const . Если мгновенно увеличить количество атмосферного СО 2 (рис. 1 а), то точка, изображающая состояние системы, переместится на новую фазовую траекторию (из точки 1 в 2), после чего она будет двигаться по фазовой траектории к новому положению равновесия (точке 3). При этом содержание СО 2 в атмосфере несколько уменьшится. Аналогично система отвечает на изменение количества гумуса. Заметим, что эффект воздействия компенсируется не полностью.


Рис. 1 a Рис. 1 b
Принцип Ле-Шателье выполняется Принцип Ле-Шателье не выполняется

Принцип Ле-Шателье выполняется, если линия равновесных состояний возрастает с ростом Z1 (см. условие (5) и рис. 1 а). Если же она убывает (рис. 1 б), то на увеличение СО 2 в атмосфере система отвечает так, что эффект воздействия или усиливается (при увеличении количества углерода в атмосфере), или возникает перерегулирование (при увеличении гумуса). При этом принцип Ле-Шателье не выполняется.

Таким образом, при выбросах СО 2 в атмосферу в системе АРП принцип Ле-Шателье может выполняться или нет. В моделях, описывающих глобальный биогеохимический цикла углерода , в которых учитывается нелинейный характер зависимости годичной продукции от концентрации СО 2 в атмосфере и температуры, при небольших и умеренных воздействиях принцип выполняется, при сильных воздействиях — нет. В последнем случае эффект воздействия усиливается.

Расчеты, проделанные в 1999 г ., показывают, что настоящее время принцип Ле-Шателье в отношении выбросов СО 2 выполняется. и будет выполняться до начала XII века (рис. 2 а ).Однако, если принять, что годичная продукция растительности суши начинает уменьшаться при росте концентрации СО 2 в атмосфере больше, чем 1.5 раза (такая зависимость была обнаружена в некоторых лабораторных экспериментах), то принцип Ле-Шателье перестает выпольняться, и суша становится источником СО 2 (рис. 2 б) в период между 2050-2100 гг . Следует отметиь, что последний расчет дан как пример возможного поведения системы при прекращении выполнения принципа Ле-Шателье, и возможность рассмотрения его в качестве прогноза здесь не рассмотривается.

Рис. 2 a Рис. 2 b
Расчет динамики относительных значений концентрации СО2 в атмосфере (1),
фитомассы растений (2), гумуса (3) и продуктивности (4) с 2030 по 2100 гг.

На рис. 2 a: зависимость продуктивности от концентрации СО2 задается линейной
зависимостью, принцип Ле-Шателье выполняется. На рис. 2 b: продуктивность
нелинейно зависит от концентрации СО2 , принцип Ле-Шателье перестает
выполняться после 2050 г.

Химическое равновесие

Вернемся к процессу производства аммиака, выражающемуся уравнением:

Находясь в закрытом объеме, азот и водород соединяются и образуют аммиак. До каких пор будет протекать этот процесс? Логично предположить, что до тех пор, пока какой-либо из реагентов не закончится. Однако, в реальной жизни это не совсем так. Дело в том, что через некоторое время после того, как началась реакция, образовавшийся аммиак станет разлагаться на азот и водород, т.е., начнется обратная реакция:

Фактически в закрытом объеме будут протекать сразу две, прямо противоположные друг другу, реакции. Поэтому, данный процесс записывается таким уравнением:

Двойная стрелка указывает на то, что реакция идет в двух направлениях. Реакция соединения азота и водорода называется прямой реакцией. Реакция разложения аммиака — обратной реакцией.

В самом начале процесса скорость прямой реакции очень велика. Но с течением времени концентрации реагентов уменьшаются, а количество аммиака возрастает — как следствие скорость прямой реакции уменьшается, а скорость обратной — возрастает. Наступает время, когда скорости прямой и обратной реакций сравниваются — наступает химическое равновесие или динамическое равновесие. При равновесии протекает как прямая, так и обратная реакции, но их скорости одинаковы, поэтому изменений не заметно.

1. Константа равновесия

Разные реакции протекают по-разному. В одних реакциях до момента наступления равновесия образуется довольно большое количество продуктов реакции; в других — гораздо меньше. Т.о., можно сказать, что конкретное уравнение имеет свою константу равновесия. Зная константу равновесия реакции, можно определить относительное количество реагентов и продуктов реакции, при котором наступает химическое равновесие.

Пусть некоторая реакция описывается уравнением: aA + bB = cC + dD

  • a, b, c, d — коэффициенты уравнения реакции;
  • A, B, C, D — химические формулы веществ.

Квадратные скобки показывают, что в формуле участвуют молярные концентрации веществ.

О чем говорит константа равновесия?

Для синтеза аммиака при комнатной температуре К=3,5·10 8 . Это довольно большое число, свидетельствующее о том, что химическое равновесие наступит когда концентрация аммиака будет намного больше оставшихся исходных веществ.

При реальном производстве аммиака задача технолога состоит в том, чтобы получить как можно бОльший коэффициент равновесия, т.е., чтобы прямая реакция прошла до конца. Каким образом этого можно добиться?

2. Принцип Ле Шателье

Принцип Ле Шателье гласит: «Если на систему, находящуюся в равновесии, оказать воздействие, то в результате протекающих процессов равновесие сместится в таком направлении, чтобы оказанное воздействие уменьшилось».

Как это понять? Все очень просто. Нарушить равновесие можно тремя способами:

  • изменив концентрацию вещества;
  • изменив температуру;
  • изменив давление.

Когда реакция синтеза аммиака находится в равновесии, то это можно изобразить так (реакция экзотермическая):

Меняем концентрацию

Введем дополнительное количество азота в сбалансированную систему. При этом баланс нарушится:

Прямая реакция начнет протекать быстрее, поскольку количество азота увеличилось и он вступает в реакцию в большем количестве. Через некоторое время снова наступит химическое равновесие, но при этом концентрация азота будет больше, чем концентрация водрода:

Но, осуществить «перекос» системы в левую часть можно и другим способом — «облегчив» правую часть, например, отводить аммиак из системы по мере его образования. Т.о., снова будет преобладать прямая реакция образования аммиака.

Меняем температуру

Правую сторону наших «весов» можно изменять путем изменения температуры. Для того, чтобы левая часть «перевесила», необходимо «облегчить» правую часть — уменьшить температуру:

Меняем давление

Нарушить равновесие в системе при помощи давления можно только в реакциях с газами. Увеличить давление можно двумя способами:

  • уменьшением объема системы;
  • введением инертного газа.

При увеличении давления количество столкновений молекул возрастает. При этом повышается концентрация газов в системе и изменяются скорости прямой и обратной реакций — равновесие нарушается. Чтобы восстановить равновесие система «пытается» уменьшить давление.

Во время синтеза аммиака из 4-х молекул азота и водорода образуется две молекулы аммиака. В итоге количество молекул газов уменьшается — давление падает. Как следствие, чтобы придти к равновесию после увеличения давления, скорость прямой реакции возрастает.

Подведем итог. Согласно принципу Ле Шателье увеличить производство аммиака можно:

  • увеличивая концентрацию реагентов;
  • уменьшая концентрацию продуктов реакции;
  • уменьшая температуру реакции;
  • увеличивая давление при котором происходит реакция.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:

Химическое равновесие

Химическое равновесие присуще обратимым реакциям и не характерно для необратимых химических реакций.

Часто, при осуществлении химического процесса, исходные реагирующие вещества полностью переходят в продукты реакции. Например:

Невозможно получить металлическую медь, проводя реакцию в обратном направлении, т.к. данная реакция необратима. В таких процессах реагенты полностью переходят в продукты, т.е. реакция протекает до конца.

Но основная часть химических реакций обратима, т.е. вероятно параллельное протекание реакции в прямом и обратном направлениях. Иначе говоря, реагенты лишь частично переходят в продукты и реакционная система будет состоять как из реагентов, так и из продуктов. Система в данном случае находится в состоянии химического равновесия.

При обратимых процессах, вначале прямая реакция имеет максимальную скорость, которая постепенно снижается, в связи с уменьшением количества реагентов. Обратная реакция, наоборот, вначале имеет минимальную скорость, которая увеличивается по мере накапливания продуктов. В конце концов, наступает момент, когда скорости обоих реакций становятся равными – система приходит в состояние равновесия. При наступлении состояния равновесия, концентрации компонентов остаются неизменными, но химическая реакция при этом не прекращается. Т.о. химическое равновесие – это динамичное (подвижное) состояние. Для наглядности, приведем следующий рисунок:

химическое равновесие

Допустим, протекает некая обратимая химическая реакция:

а А + b В = с С + d D

тогда, исходя из закона действующих масс, запишем выражения для скорости прямой υ1 и обратной υ2 реакций:

В состоянии химического равновесия, скорости прямой и обратной реакции равны, т.е.:

Для любого обратимого процесса, при заданных условиях k является величиной постоянной. Она не зависит от концентраций веществ, т.к. при изменении количества одного из веществ, количества других компонентов также меняются.

При изменении условий протекания химического процесса, возможно смещение равновесия.

Факторы, влияющие на смещение равновесия:

  • изменение концентраций реагентов или продуктов,
  • изменение давления,
  • изменение температуры,
  • внесение катализатора в реакционную среду.

Принцип Ле-Шателье

Все вышеперечисленные факторы влияют на смещение химического равновесия, которое подчиняется принципу Ле-Шателье: если изменить одно из условий, при котором система находится в состоянии равновесия – концентрацию, давление или температуру, — то равновесие сместится в направлении той реакции, которая противодействует этому изменению. Т.е. равновесие стремится к смещению в направлении, приводящему к уменьшению влияния воздействия, которое привело к нарушению состояния равновесия.

Итак, рассмотрим отдельно влияние каждого их факторов на состояние равновесия.

Влияние изменения концентраций реагентов или продуктов покажем на примере процесса Габера:

Если в равновесную систему, состоящую из N2(г), H2(г) и NH3(г), добавить, например, азот, то равновесие должно сместиться в направлении, которое способствовало бы уменьшению количества водорода в сторону его исходного значения, т.е. в направлении образования дополнительного количества аммиака (вправо). При этом одновременно произойдет и уменьшение количества водорода. При добавлении в систему водорода, также произойдет смещение равновесия в сторону образования нового количества аммиака (вправо). Тогда как внесение в равновесную систему аммиака, согласно принципу Ле-Шателье, вызовет смещение равновесия в сторону того процесса, который благоприятен для образования исходных веществ (влево), т.е. концентрация аммиака должна уменьшится посредством разложения некоторого его количества на азот и водород.

Уменьшение концентрации одного из компонентов, сместит равновесное состояние системы в сторону образования этого компонента.

Влияние изменения давления имеет смысл, если в исследуемом процессе принимают участие газообразные компоненты и при этом имеет место изменение общего числа молекул. Если общее число молекул в системе остается постоянным, то изменение давления не влияет на ее равновесие, например:

Если полное давление равновесной системы увеличивать посредством уменьшения ее объема, то равновесие сместится в сторону уменьшения объема. Т.е. в сторону уменьшения числа молей газа в системе. В реакции:

из 4 молеул газа (1 N2(г) и 3 H2(г)) образуется 2 молекулы газа (2 NH3(г)), т.е. давление в системе уменьшается. Вследствие чего, рост давления будет способствовать образованию дополнительного количества аммиака, т.е. равновесие сместится в сторону его образования (вправо).

Если температура системы постоянна, то изменение полного давления системы не приведет к изменению константы равновесия К.

Изменение температуры системы влияет не только на смещение ее равновесия, но также и на константу равновесия К. Если равновесной системе, при постоянном давлении, сообщать дополнительную теплоту, то равновесие сместится в сторону поглощения теплоты. Рассмотрим экзотермическую реакцию:

Итак, как видно, прямая реакция протекает с выделением теплоты, а обратная – с поглощением. При увеличении температуры, равновесие этой реакции смещается в сторону реакции разложения аммиака (влево), т.к. она является эндотермической и ослабляет внешнее воздействие – повышение температуры. Напротив, охлаждение приводит к смещению равновесия в направлении синтеза аммиака (вправо), т.к. реакция является экзотермической и противодействует охлаждению.

Таким образом, рост температуры благоприятствует смещению химического равновесия в сторону эндотермической реакции, а падение температуры – в направлении экзотермического процесса. Константы равновесия всех экзотермических процессов при росте температуры уменьшаются, а эндотермических процессов – увеличиваются.

Внесение катализатора в систему приводит к тому, что скорости как прямой, так и обратной реакций увеличиваются. Изменяется скорость приближения к состоянию равновесия, но k при этом не меняется.

Принцип Ле-Шателье также применим к таким реакциям, в которых компоненты находятся в различных фазовых состояниях, т.е. к гетерогенным реакциям. Тогда речь будет идти о гетерогенном равновесии, например:

В этой реакции газ и два твердых вещества находятся между собой в равновесии, и «концентрации» твердых компонентов остаются неизменными. Обычно «концентрации» твердых и жидких компонентов включаются в значение К, что позволяет не учитывать их при написании выражения для константы равновесия:

Это выражение показывает нам, что не важно, какое количество CaCO3(тв) и CaO(тв) содержится в равновесной системе, пока в ней присутствует хотя бы незначительное количество любого из этих веществ.

Принцип Ле Шателье – Брауна

Принцип Ле Шателье – Брауна, называемый также принципом смещения равновесия, является общим названием для ряда похожих принципов в химии, термодинамике, электродинамике, теории систем, экономике и в других науках. Существует несколько различных формулировок данного принципа, например:

«Всякая система, находящаяся в состоянии термодинамического равновесия, претерпевает в результате изменения одного из параметров термодинамического равновесия такие смещения других её параметров, которые, происходя сами по себе, вызвали бы изменение рассматриваемого параметра в противоположном направлении (то есть возникает некоторое сопротивление системы отклонению от равновесия)».

В другом определении более акцентируется внимание на направление смещения равновесия, чем на реакцию со стороны системы:

«Если на систему, находящуюся в равновесии, производится внешнее воздействие, то равновесие смещается в том направлении, при котором система как бы вновь восстанавливает своё прежнее состояние».

Значение принципа заключается в том, что он позволяет делать определённые предсказания в отношении эволюции системы, находящейся под внешним воздействием. В химии он используется для увеличения выхода реакции, а в фармакологии – для уточнения условий баланса биологической системы при связи лигандов с рецепторами (THE BIOPHYSICAL BASIS FOR THE GRAPHICAL REPRESENTATIONS, 2009-05-04). В экономике принцип позволяет объяснить равновесие цен в эффективных экономических системах.

Содержание

Химия [ править ]

В 1884 г. голландский физико-химик Я. Вант-Гофф высказал принцип смещения равновесия в зависимости от температуры, а французский химик Анри Ле Шателье обобщил этот принцип на другие величины. В 1887 г. Карл Браун обосновал принцип в рамках термодинамики. Принцип смещения равновесия был описан также в виде формул в работах Гиббса (Русанов А. И., Шульц М. М. Вестник Ленинградского университета. 1960. № 4. С. 60-65.)

Классическое выражение принципа в химии имеет вид:

«Если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий (температура, объём, давление, концентрация), то равновесие смещается таким образом, чтобы уменьшить изменение».

Влияние концентрации [ править ]

Концентрация влияет на состояние равновесия следующим образом:

  • При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции;
  • При повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.

В качестве иллюстрации рассмотрим реакцию угарного газа с водородом, с образованием метилового спирта:

В данной реакции выход метилового спирта будет больше при увеличении концентрации CO. Эффективность реакции также возрастёт при непрерывном удалении продуктов реакции.

Влияние температуры [ править ]

В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое — эндотермическому. Для примера рассмотрим реакцию взаимодействия азота с водородом с образованием аммиака:

где Q = 92 кДж на 1 моль.

Прямая реакция — экзотермическая, идущая с выделением тепла а обратная реакция — эндотермическая, требующая поглощения тепла.

Влияние изменения температуры на положение химического равновесия подчиняется следующим правилам:

  • При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении исходных веществ реакции;
  • При понижении температуры химическое равновесие смещается в направлении продуктов реакции.

Следовательно, в приведённой реакции по мере выделения тепла растёт температура, что снижает выход аммиака.

Влияние давления [ править ]

Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам реакции, на положение равновесия влияет давление в системе.

Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам:

  • При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов реакции) с меньшим объемом;
  • При понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом;
  • При равенстве объёмов исходных веществ и продуктов реакции давление не влияет на равновесие реакции.

Рассмотрим снова реакцию азота с водородом:

Считая, что каждый моль газа при стандартных условиях занимает один и тот же объём, в левой части равенства имеем 4 объёма, а в правой части – два объёма. Таким образом, при переходе от исходных веществ к продукту реакции (аммиаку) объем газов уменьшился вдвое. Значит, при повышении давления равновесие смещается в сторону образования NH3, о чем свидетельствуют следующие данные для реакции синтеза аммиака при 400°С:

Эффект добавления инертного газа [ править ]

Данный эффект показывает, что не каждое изменение давления изменяет ход реакции, а лишь то, которое связано с самими реагирующими веществами. Так, если добавлять инертный газ, такой как гелий, в замкнутый объём, то равновесие в реакциях с газовыми фазами не изменится, несмотря на изменение общего давления в системе (P.W. Atkins. The Elements of Physical Chemistry, 3rd edition, Oxford University Press, 1993, p. 114). Для хода реакций важно не общее давление, а парциальные давления реагирующих веществ. Если же объём системы изменяется в зависимости от давления, то инертный газ может повлиять на ход реакции через изменение объёма и соответствующие изменения парциальных давлений.

Лоренц-инвариантная термодинамика [ править ]

Соотношения термодинамики могут быть переписаны в лоренц-инвариантном виде, как это было показано Сергеем Федосиным в 1999 г. в книге Физика и философия подобия от преонов до метагалактик, Пермь: Стиль-МГ, 1999, ISBN 5-8131-0012-1. 544 стр., Табл.66, Ил.93, Библ. 377 назв.). Для полной энергии системы получается следующее выражение:

где – плотность электромагнитной и гравитационной энергий поля, связанной с объёмом системы , – функция сжатия, зависящая от давления и плотности вещества , – химический потенциал, – количество вещества в молях.

Если под действием каких-либо причин система отклоняется от состояния равновесия, то возвращающую к положению равновесия силу в общем виде можно записать так:

где – температура как функция местоположения элемента объёма, – энтропия элемента объёма.

В выражении для силы оказываются две компоненты, одна из которых связана с градиентом энтропии, а другая – с градиентом химического потенциала. Почти всегда обе компоненты силы противоположны друг другу, так что хотя система и смещается к новому положению равновесия, но при наличии силы сопротивления это происходит медленнее.

Электродинамика [ править ]

Ещё до появления принципа Ле Шателье – Брауна в электродинамике было известно правило Ленца, установленное в 1833 г.:

«Индукционный ток в контуре направлен так, что создаваемый им поток магнитной индукции через поверхность, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое вызывает данный ток ».

По своему смыслу правило Ленца совпадает с содержанием принципа Ле Шателье – Брауна, когда система препятствует сдвигу к новому положению равновесия наиболее эффективным из возможных в данных условиях способов.

Экономика [ править ]

Американский экономист Поль Самюэльсон в 1947 г. выразил принцип Ле Шателье – Брауна с помощью экономических терминов с целью описания условий экономического равновесия: если переменные параметры функции изменяются независимо, то наложение на них дополнительного ограничения (в виде связи параметров) при условии равновесия приводит к уменьшению изменения функции при изменении связанного параметра. В частности, востребованность товаров и гибкость рынка при снабжении товарами меньше при малых сроках, что объясняется ограничением в виде повышенных расходов по сравнению с большими сроками (Samuelson, Paul A. (1947, Enlarged ed. 1983). Foundations of Economic Analysis, Harvard University Press. ISBN 0-674-31301-1).

Теория систем [ править ]

В рамках аппарата структуродинамики имеется следующая формулировка:

«Принцип Ле Шателье – Брауна описывает общесистемную закономерность, согласно которой любое изменение состояния системы, вызванное как внешними, так и внутренними причинами, порождает в системе процессы, направленные на компенсацию этого изменения».

Философия [ править ]

С более общей, философской точки зрения, принцип Ле Шателье – Брауна является проявлением философского закона сохранения и изменения организации системы, который в книге (Федосин С.Г. Физика и философия подобия от преонов до метагалактик, Пермь: Стиль-МГ, 1999, ISBN 5-8131-0012-1. 544 стр., Табл.66, Ил.93, Библ. 377 назв.) формулируется следующим образом:

«В процессе развития система стремится сохранить свою равновесную организацию и перестраивает её до нового оптимального значения, противодействуя всем влияниям или силам, изменяющим организацию».

Еще по теме:

  • Виза рф для граждан италии Виза в Россию для граждан Италии. Виза в Россию (РФ) для граждан Италии выдается в посольстве или консульстве РФ в стране проживания или в стране, в которой гражданин Италии имеет вид на жительство. Для получения российской визы иностранному гражданину необходимо предоставить в […]
  • Как оформить международную карту Международные карты Сбербанка России Международные карты — это банковские карты международных платежных систем, таких как Visa, MasterCard или American Express, которыми можно провести безналичную оплату практически в любой стране мира. Банковскую карту платежной системы Виза принимают к […]
  • На сколько можно лишить прав За какие нарушения ПДД лишают водительских прав в 2018 году В данной статье постараемся рассмотреть все возможные ситуации, когда нарушение ПДД может повлечь за собой лишение водительских прав. Мы стараемся отследить все изменения в КоАП РФ и подготовили актуальную информацию на 2018 […]
  • Заявление о замене преподавателя Терпение лопнуло: как заменить преподавателя Лектора не слышно даже с первого ряда, семинарист не появляется на парах, или появляется и гнобит студентов. Довольно терпеть! Как с этим справиться – расскажет «Студвей». Имеет ли студент право на выбор преподавателя? Такое право формально […]
  • Приказ об увольнении по инвалидности 2 группы Нюансы увольнения инвалида 2 группы: образец заявления и приказа, а также нужно ли отрабатывать две недели? Увольнение редко бывает приятной процедурой – для обеих сторон трудовых отношений. Тем более, если речь идет о лицах, в отношении которых применяются особые ограничения, например […]
  • Действия приставов после суда Через сколько после суда приходят приставы Когда приходят судебные приставы после решения суда, нужно знать свои права и иметь представление о должностных полномочиях приставов. Поговорим об этом подробнее в данной статье. Задолженность по долгам часто нервирует заемщиков, а уж когда […]
  • Нтв адвокат Адвокат 16+ Новые серии «Все под контролем» 16+ «Будь моим папой» 16+ «Тень прошлого» 16+ «Очевидный мотив» 16+ «Собачье дело» 16+ «Взрослые игры» 16+ «Испорченный телефон» 16+ «Поцелуй из могилы» 16+ «Двойная жизнь» 16+ «Алиби для королевы», 1-я серия 16+ «Алиби для […]
  • Неуплата штрафа по кредиту Как по кредиту отменить выставленные штрафы и пени? Оформить заявку и получить ответ из банка всего за 30 минут→ За просрочку по кредиту банк начисляет колоссальные штрафы, порой сопоставимые с самим долгом, а размер просрочек увеличивается пропорционально ее длительности. Некоторые […]