и/или массы, обладающий большой емкостью. Компоненты системы, пересекающие ее границы, характеризуются конечным временем пребывания в системе. Стационарные свойства, проявляемые системой, иногда можно сравнивать с определенными свойствами, которыми обладает система, находящаяся в состоянии равновесия (такими, как например, константа равновесия). В связи с этим в некоторых случаях стационарное состояние может быть и аппроксимировано равновесной моделью. Так, большинство водных систем в природе являются стационарными, а не равновесными системами. В морской воде компоненты возникают с той же скоростью, с которой и удаляются, например, по реакциям осаждения. Благодаря относительно большим временам пребывания компонентов морской воды в системе (порядка 103 лет), для описания процессов, происходящих в ней, можно использовать равновесные модели.

Многие природные циклы, такие, как углеродный и гидрологический (ответственный за ресурсы пресной воды на планете), представляют собой стационарные системы, зависящие от подвода солнечной энергии и ее отвода от земной поверхности (обычно в виде тепла). В этом смысле Земля —это энтропийный насос.

Пример стационарного состояния системы

Стационарное состояние и его квазиравновесные свойства хорошо иллюстрируются схемой радиоактивного распада, в которой исходное вещество играет роль источника энергии и массы. В природе существуют три радиоактивных семейства—урановое, ториевое и актиниевое, с исходными веществами U298, ТЪ232 и U235 соответственно. Они характеризуются чрезвычайно большими константами распада, сравнимыми с возрастом Земли.

□ Радиоактивный распад — пример стационарного состояния.

Уран238, исходное вещество уранового радиоактивного семейства (с массовым числом п + 2), нестабилен и распадается, давая нестабильное дочернее вещество ТЪ234, которое в свою очередь распадается до следующих дочерних веществ (рис. 4.1-2). Радиоактивные семейства могут включать большое число различных дочерних веществ, что иногда приводит к разным изотопам одного и того же элемента (с массовыми числами, отличающимися на 4 единицы), таким, как ТЬ234 и Th230. Все элементы с атомным номером больше 81 (таллий) имеют природные радиоизотопы, относящиеся к трем радиоактивным семействам. Некоторые дочерние вещества характеризуются очень коротким периодом полураспада (например, At216 имеет период полураспада ti/2 — ЗОмкс). Период полураспада и время жизни в таких реакционных семействах связаны количественно. Время жизни тд представляет собой среднее время, в течение которого отдельная химическая или физическая единица остается в системе и ее состояние не меняется. Период полураспада t^2 представляет собой время, за которое точно половина исходного материала прореагировала с образованием другой физической или химической единицы. Поскольку

In2 1 ,А л ЧЛХ

ti/2 = — и тд = - (4.1-18)

Copyright © 2007-2012 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить химию