Влияние давления на энтропию. Гипотеза Капустинского о состоянии вещества в глубинных зонах Земли

Вопрос об изменении энтропии при высоких давлениях практически мало исследован. Решение этого вопроса важно для понимания процессов, протекающих, например, в глубинных зонах Земли. В 1945-56 г.г. А.Ф. Капустинским была сформулирована гипотеза, аналогичная постулату Планка, но рассматривающая влияние давления на энтропию и ряд физических свойств тел. В основе гипотезы Капустинского лежит известное в термодинамике соотношение

(2.20)

из которого легко выводится другое соотношение:

(2.21)

Поскольку с увеличением температуры объем системы при Р = const всегда возрастает, т.е. (¶V/¶T)_p > 0, то (¶S/¶P)_T < 0, т.е. с ростом давления энтропия системы убывает.

Капустинский предположил, что в процессе роста давления энтропии всех веществ по мере их сжатия убывают, и при некотором сверхвысоком давлении пределом уменьшения энтропии является ее значение, равное нулю:

(2.22)

или при

Пределы повышения давления, максимально возможные в природе значения давлений установить трудно. Предполагается, что существование давлений, больших 10 - 15 млн атм, маловероятно. По мнению Капустинского, при достижении давлений порядка 1 млн атм ряд физических свойств веществ выравнивается и значения их уменьшаются подобно тому, как это происходит при Т®0: скрытые теплоты расширения всех тел постепенно уменьшаются, убывают теплоемкости веществ, стремятся к нулю значения и других термических коэффициентов, максимально сокращаются удельные объемы тел.

Следствием постулата Капустинского является предложенная им гипотеза о состоянии вещества в глубинных зонах Земли. Поскольку давление в ядре Земли вероятнее всего превышает 1,5 млн атм, тепловые свойства всех веществ здесь должны выравниваться, их удельные теплоемкости и другие тепловые параметры стремятся к нулевому значению. Значит, в ядре Земли вещество, во-первых, не сжимается и не расширяется при обмене теплом с соседними геосферами и, во-вторых, находится в сверхтеплопроводном (и электропроводном) состоянии, а его температура постоянна во всем ядре. Таким образом, от границы мантии до центра Земли тянется изотермический пояс. Капустинским высказано предположение о постепенной деструкции атомов при переходе от внешних горизонтов Земли к более глубоким при значительном росте давления. Деструкция атомов и деформация их электронных оболочек приводит к изменению обычных химических свойств веществ («зона вырожденного химизма»). В следующей «зоне сверхвысоких давлений» электроны всех атомов обобществляются и уже не принадлежат отдельным ядрам. Это лишает атомы всякого химизма и приводит к возникновению сжатой электронной плазмы, похожей по свойствам на электронную плазму свободных электронов, характерную для металлического состояния материи. Поэтому все элементы в этой области давлений должны существовать в едином металлическом состоянии” [Капустинский, 1956 г.].

Дата добавления: 2014-10-02; просмотров: 554; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!