Джозайя Уиллард Гиббс (1839-1903) - американский физик-теоретик, один из создателей термодинамики и статистической механики. Разработал теорию термодинамических потенциалов, открыл общее условие равновесия гетерогенных систем - правило фаз, вывел уравнения Гиббса - Гельмгольца, Гиббса - Дюгема, адсорбционное уравнение Гиббса. Установил фундаментальный закон статистической физики - распределение Гиббса. Уиллард предложил графическое изображение состояния трехкомпонентной системы (треугольник Гиббса). Заложил основы термодинамики поверхностных явлений и электрохимических процессов. Ввел понятие адсорбции.
Загадка Гиббса состоит в том, что прагматическая Америка в годы царствования практицизма произвела на свет великого теоретика. До него в Америке не было ни одного теоретика. Впрочем, как почти не было теоретиков и после. Подавляющее большинство американских ученых - экспериментаторы.
Одна из главных целей теоретического исследования – найти точку зрения, с которой предмет представляется наиболее простым
Гиббс Джозайя Уиллард
Джозия Уиллард Гиббс родился 11 февраля 1839 года в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, в семье профессора Йельского университета. В течение шести поколений его семья славилась в Новой Англии своей ученостью. Один из его предков был президентом Гарвардского университета, другой - секретарем Массачусетсской колонии и первым президентом Пристонского университета. Отец Гиббса считался выдающимся теологом.
Когда Уилорду Гиббсу было десять лет, он начал учиться в небольшой частной школе в Нью-Хэйвене, расположенной в том же квартале, что и его дом. Он рос тихим, застенчивым мальчиком, всегда следовал за другими, никогда не был вожаком, но и никогда не оставался в стороне. В 1854 году юноша поступил в Йельский университет, а в 1858 году Гиббс получил диплом бакалавра.
В те годы в Шеффильде создавалась научная школа. В 1847 году при ней была открыта аспирантура. Но только в 1861 году эта школа получила право присуждать степень доктора физики. Гиббсу со временем суждено было стать величайшим американским теоретиком науки, но его обучение шло по линии американского практицизма. В 1863 году он первый в Америке получил степень доктора физики за работу по инженерной механике. Диссертация называлась «О форме зубцов в зубчатом сцеплении». Он тут же получил место преподавателя в колледже на три года. Отец Гиббса умер в 1861 году, оставив детям 23 500 долларов. Таким образом, Уиллард Гиббс мог жить на небольшой доход.
Преподавая, У. Гиббс не переставал заниматься своим любимым делом - механикой. Он написал несколько работ о паровых турбинах и изобрел железнодорожный тормоз, работающий под действием силы инерции поезда. Когда окончился срок его преподавания в Йеле в 1866 году, Гиббс вместе с двумя сестрами отправился за границу. Это был поворотный момент в его карьере. В Европе он получил углубленное образование, ставшее прочным фундаментом для самой главной работы в его жизни.
Сначала он занимался в Сорбонне и Коллеж де Франс. По шестнадцать часов в неделю Гиббс слушал лекции и занимался у таких физиков и математиков, как Дюамель и Лювилль.
Здесь же Уиллард Гиббс впервые прочел работы Пьера Симона Лапласа, Симеона Дени Пуассона, Жозефа Луи Лагранжа и Огюстена Луи Коши. На следующий год он отправился в Берлин, где учился у Кундта и Вейерштрассе. Проведя год в Берлине, он переехал в Гейдельберг, где читали лекции такие выдающиеся ученые, как Кирхгоф, Кантор, Бунзен и Гельмгольц, от которых он узнал еще больше о теоретической физике.
Вернувшись в Америку в 1869 году, Уиллард Гиббс поселился в доме отца в НьюХэйвене вместе с сестрой, которая во время заграничной поездки вышла замуж. 13 июля 1871 года в ведомостях Йельского университета было напечатано сообщение о том, что «мистер Джозия Уиллард Гиббс назначен профессором математики и физики, без жалованья, на факультет философии и изящных искусств».
Эта кафедра была первой в Америке. Только потому, что окружающие хорошо знали возможности Гиббса и верили в его большое будущее, Йельский университет счел возможным назначить его на этот пост.
Став профессором, Уиллард Гиббс читал механику, волновую оптику, векторный анализ, теорию электричества и магнетизма. В 1873 году появились его первые термодинамические работы «Графические методы в термодинамике жидкостей» и «Метод геометрического представления термодинамических свойств веществ при помощи поверхностей». В большом исследовании «О равновесии гетерогенных систем», публиковавшемся в 1875-1878 годах, Гиббс развил и широко применил свое учение.
Исаак Ньютон в свое время расширил понятие о равновесии, включив в него движение. Его открытие произвело одну из величайших в истории интеллектуальных революций. Работа Гиббса имеет не меньшее значение. Он расширил понятие о равновесии, включив в него изменение состояния материи. Лед становится водой, вода превращается в пар, пар превращается в кислород и водород. Водород, соединяясь с азотом, превращается в аммиак. Любой процесс в природе есть процесс изменения; законы подобных изменений были открыты Гиббсом. Так же как Ньютон открыл законы механики, Гиббс создал законы физической химии, которая стала основной химической наукой.
Гиббсу предстояло найти единицу измерения состояния вещества, которая бы показывала, подвергнется ли это вещество какому-нибудь превращению или останется прежним.
Ключом для открытия Уилларда Гиббса стала скорость частички, пропорциональная ее энергии. Наука, изучающая тепловую энергию, называется термодинамикой. Гиббс писал: «Законы термодинамики... выражают... поведение систем, состоящих из большого количества частиц».
Вода, нагреваемая при постоянном объеме, теряет определенное количество теплоты, которое уходит во внутреннюю структуру молекулы. Жидкий аммиак при такой же трансформации, превращаясь в газообразный аммиак, также теряет какое-то количество теплоты. Это свойство внутреннего поглощения теплоты получило название энтропии.
Количественное изменение энтропии в каждой реакции имеет громадное значение. Изменение энтропии, происходящее при кипячении жидкостей в постоянном объеме, равняется теплоте испарения, деленной на температуру кипения. Изменения энтропии в каждой реакции можно узнать простым арифметическим действием: количество калорий, необходимых для протекания реакции, делится на температуру в градусах, при которой происходит реакция. Гиббс ввел слово «энтропия» в качестве термина в термодинамику.
В этих двух примерах лишь один компонент (вода в первом случае и аммиак в другом) изменил фазу, перейдя из жидкости в газ. Уиллард Гиббс расширил это понимание, включив в него несколько компонентов, так что можно было рассматривать смеси жидкостей и смеси твердых веществ. Когда же он еще далее расширил границы своей теории, охватив ею компоненты, которые соединяются друг с другом, он, наконец, открыл уравнение, описывающее химические реакции и их равновесие.
Для таких систем У.Гиббс определил новые величины, связанные с энтропией, которые позволили ему предсказать заранее, произойдет или не произойдет химическая реакция или физическое превращение, и, если произойдет, то до каких пор реакция будет продолжаться. Он назвал эти величины химическими потенциалами. Так же как энтропия, химические потенциалы являются физическим свойством вещества.
Результатом этих исследований явилось знаменитое правило фазы Гиббса. Он изложил его всего на четырех страницах, не приведя какого-либо конкретного примера. В течение последующих пятидесяти лет ученые написали множество книг и монографий, посвященных правилу фазы Гиббса, описывая его применительно к минералогии, петрографии, физиологии, металлургии и всем остальным областям науки.
Правило устанавливало условия, которые необходимо соблюдать для того, чтобы определенные соединения находились в состоянии равновесия в различных фазах: в жидком, твердом и газообразном состояниях. Вскоре оно было признано наиболее важным линейным уравнением в истории науки.
В течение пятидесяти лет после открытия Гиббса химия проникла во все главные отрасли мировой индустрии. Благодаря результатам работ Гиббса выплавка стали сделалась химическим процессом, так же как и выпечка хлеба, изготовление цемента, добыча соли, производство жидкого топлива, бумаги, вольфрамовой нити для электрических лампочек, одежды и сотни тысяч других предметов.
Труды Гиббса были использованы также для объяснения действия вулканов, физиологических процессов, происходящих в крови, электролитического действия аккумуляторов и для производства химических удобрений.
В течение пятидесяти лет после смерти Гиббса четыре раза Нобелевская премия присуждалась работам, основанным на его трудах.
Вскоре после окончания своего классического исследования весной 1879 года Уиллард Гиббс был избран членом Национальной академии США, в 1880 году - членом Американской академии наук и искусств в Бостоне. Научная слава Гиббса быстро росла после опубликования его термодинамических работ. Он избирается членом многих зарубежных академий и научных обществ, получает научные награды.
Помимо термодинамики, Уиллард Гиббс сделал ценный вклад в векторную алгебру. В природе существует много величин, которые необходимо характеризовать не только количественно, но и по направлению. Векторная алгебра Гиббса упростила обращение с пространством. Обобщенный гиббсовский вектор стал со временем мощным орудием науки, родившейся, когда Гиббс был уже в преклонном возрасте, и так и оставшейся ему неизвестной - теории относительности.
В своих ранних исследования: равновесия Уиллард Гиббс исходил из предположения, что материя является сплошной массой. Позже он осознал, что материя состоит из мельчайших частиц, находящихся в движении. Он пересмотрел свою термодинамику с учетом этого открытия, разбирая термодинамические явления на статистической основе. Ньютоновская механика стала статистической механикой.
В 1902 году вышел фундаментальный труд Гиббса «Основы статистической механики». Основываясь на совершенно самостоятельных предположениях, Уиллард Гиббс при помощи статистической механики открыл новый смысл энтропии и других родственных величин, которые казались такими могущественными в первом приближении.
На основе классического второго закона термодинамики современники Гиббса предсказывали «конец света», когда энтропия Вселенной приблизится к максимуму, то есть выйдет за пределы, после которых будет невозможен переход энергии в виды, пригодные для использования. Это состояние было названо «тепловой смертью». Ее ужасающее описание дал знаменитый писатель-фантаст Герберт Уэллс в романе «Машина времени».
Статистическая механика Уилларда Гиббса показала, что такой исход вовсе не неизбежен. Оказалось, что шансы на «спасение» ученые значительно преуменьшили. Ньютон ничего не знал о строении планет и звезд. Его уравнения движения планет не находились в зависимости от их природы и были совершенно верны в пределах ньютоновской механики. Гиббс и его современники ничего не знали о структуре молекулы. Сам Гиббс понимал это. Он писал: «Тот, кто основывает свою работу на гипотезе, относящейся к строению материи, возводит здание на песке».
Подобно Ньютону, Гиббс обладал даром провидения, и его статистическая механика пережила все последующие открытия в атомной и ядерной физике.
Уиллард Гиббс подошел к основным истинам природы так близко, как это делали до него лишь величайшие ученые. Работы Гиббса трудно читать и понимать. Он делал несколько предварительных набросков, потом развивал свои исследования в уме, пока они не достигали полного совершенства. Когда же он принимался излагать свои теории на бумаге, он опускал промежуточные этапы в ходе своих рассуждений, так как ему казалось, что они уже не имеют значения.
Труды Гиббса нашли широкое понимание и применение только через десять-двадцать лет. В трехвековой истории современной науки можно насчитать не более десятка идей такой же важности и глубины, как теория равновесия, принадлежащая Гиббсу. И в каждом случае требовалось, по меньшей мере, два десятилетия, чтобы эти новые идеи были восприняты во всем их объеме. Коллеги Гиббса по Йельскому университету, вероятно, не понимали значения его работы, но они, разумеется, знали, что он гений.
Уиллард Гиббс был стройным человеком среднего роста, спокойным и уверенным, с типичным лицом янки. Аккуратная борода, которую он носил по тогдашней моде, придавала ему респектабельность. Голос у него был тонкий, говорил он учтивой скороговоркой. О нем, человеке быстрого ума, со склонностью к тонкой иронии, дети вспоминали только как о добром и мягком дяде Уилле. Взгляд его ярко блестевших глаз был проницателен и остр. Он умел нести смешную чепуху, затевать веселые игры и шалости и не очень стремился к новым знакомствам. «Мне необходим был совет, и я знал, что он может помочь мне не только потому, что он великий ученый, но и потому, что я чувствовал в нем доброго и чуткого человека» - так говорили о Гиббсе его племянники, племянницы, друзья и студенты.
Уиллард Гиббс был одним из тех людей, чью скромность можно назвать страстью. В течение своей жизни он получил девятнадцать наград и почетных дипломов, в том числе главную международную премию за научные достижения. Но даже самые близкие его друзья не знали о его успехах в полной мере до тех пор, пока не прочли некролога в газетах.
Основываясь на трудах Гиббса, Джеймс Максвелл заказал объемную гипсовую модель кривых Гиббса и послал ему в подарок. Трудно было придумать лучший знак восхищения одного великого ученого другим. Студенты, которые хорошо знали происхождение модели, спросили у него однажды:
Кто прислал вам эту модель?
Он ответил коротко:
Один приятель.
А кто этот приятель?
Один англичанин.
Долго оставалось загадкой, каким образом у Максвелла в самом расцвете его славы нашлось достаточно времени и проницательности, чтобы раскопать статьи Гиббса, которые были напечатаны в никому не известном журнале Коннектикутской академии наук. Но и эта тайна была, в конце концов, разгадана. Максвелл узнал о статье Гиббса весьма простым способом - он получил ее по почте. Гиббс, которого постоянно обвиняли в том, что он не интересуется отзывами других ученых о своей работе, рассылал оттиски своих статей наиболее известным ученым. Гиббс составил список из пятисот семи имен ученых, живших в двадцати странах. В течение своей жизни он написал двадцать монографий и каждую из них лично послал тем ученым из своего списка, для которых они могли представлять интерес.
Работа для Гиббса служила оправданием всей его жизни, и он был счастлив, потому что знал, насколько велик его труд. Последние годы его жизни были омрачены не только потерей сестры и близких друзей, но также и появлением новых революционных идей в области физики, рентгеновских лучей, электронов. Он еще не знал, как эти неожиданные открытия могут быть совместимы с его понятием о Вселенной. Однажды новое открытие настолько расстроило его, что он сказал своим студентам, растерянно качая головой: «Пожалуй, настало время мне уходить». Он чувствовал себя усталым, одиноким, и то, что раньше оправдывало его жизнь, казалось, ушло навсегда.
Но Уиллард Гиббс тревожился напрасно. Он умер 28 апреля 1903 года, но квантовая механика не опровергла его трудов. Немецкий физик Макс Планк, читая лекции по теоретической физике и объясняя свою теорию в Колумбийском университете в 1909 году, в частности, сказал: «Как глубоко охватывает это предложение (принцип возрастания энтропии) все физические и химические отношения, на это лучше и полнее других было указано Джозия Уиллардом Гиббсом, одним из наиболее знаменитых теоретиков всех времен не только Америки, но и всего мира».
Родился 11 февраля 1839 в Нью-Хейвене (шт. Коннектикут) в семье известного филолога, профессора богословия. Окончил Йельский университет, где его успехи в греческом языке, латыни и математике были отмечены призами и премиями. В 1863 получил степень доктора философии. Стал преподавателем университета, причем первые два года преподавал латынь и лишь затем математику. В 1866–1869 продолжил образование в Парижском, Берлинском и Гейдельбергском университетах, где познакомился с ведущими математиками того времени. Через два года после возвращения в Нью-Хейвен возглавил кафедру математической физики Йельского университета и занимал ее до конца жизни.
Первую работу в области термодинамики Гиббс представил Коннектикутской Академии наук в 1872. Она называлась Графические методы в термодинамике жидкостей (Graphical Methods in the Thermodynamics of Fluids) и была посвящена разработанному Гиббсом методу энтропийных диаграмм. Метод позволял графически представить все термодинамические свойства вещества и сыграл большую роль в технической термодинамике. Гиббс развил свои идеи в следующей работе – Методы геометрического представления термодинамических свойств веществ при помощи поверхностей (Methods of Geometrical Representation of the Thermodynamic Properties of Substances by Means of Surfaces , 1873), введя трехмерные диаграммы состояния и получив соотношение между внутренней энергией системы, энтропией и объемом.
В 1874–1878 Гиббс опубликовал фундаментальный трактат О равновесии гетерогенных веществ (On the Equilibrium of Heterogeneous Substances), ставший основой химической термодинамики. В нем он изложил общую теорию термодинамического равновесия и метод термодинамических потенциалов, сформулировал правило фаз (ныне носящее его имя), построил общую теорию поверхностных и электрохимических явлений, вывел фундаментальное уравнение, устанавливающее связь между внутренней энергией термодинамической системы и термодинамическими потенциалами и позволяющее определять направление химических реакций и условия равновесия для гетерогенных систем. Теория гетерогенного равновесия – наиболее абстрактная из всех теорий Гиббса – нашла в последующем широкое практическое применение.
Работы Гиббса по термодинамике были мало известны в Европе до 1892. Одним из первых оценил значение его графических методов Дж.Максвелл, который построил несколько моделей термодинамических поверхностей для воды.
В 1880-х годах Гиббс увлекся работами У.Гамильтона по кватернионам и алгебраическими работами Г.Грассмана. Развивая их идеи, он создал векторный анализ в его современном виде. В 1902 работой Основные принципы статистической механики (Elementary Principles in Statistical Mechanics) Гиббс завершил создание классической статистической физики. Разработанные им статистические методы исследования позволяют получать термодинамические функции, характеризующие состояние систем. Гиббс дал общую теорию величин флуктуаций этих функций от равновесных значений и описание необратимости физических процессов. С его именем связаны такие понятия, как «парадокс Гиббса», «каноническое, микроканоническое и большое каноническое распределения Гиббса», «адсорбционное уравнение Гиббса», «уравнение Гиббса – Дюгема» и др.
Гиббс был избран членом Американской академии искусств и наук в Бостоне, членом Лондонского королевского общества, награжден медалью Копли, медалью Румфорда. Умер Гиббс в Йеле 28 апреля 1903.
ГИББС, ДЖОЗАЙЯ УИЛЛАРД (Gibbs, Josiah Willard) (1839–1903), американский физик и математик. Родился 11 февраля 1839 в Нью-Хейвене (шт. Коннектикут). Окончил Йельский университет, где его успехи в греческом, латыни и математике были отмечены призами и премиями. В 1863 получил степень доктора философии. Стал преподавателем университета, первые два года преподавал латынь и лишь затем – математику. В 1866–1869 продолжил образование в Парижском, Берлинском и Гейдельбергском университетах. После возвращения в Нью-Хейвен возглавил кафедру математической физики Йельского университета и занимал ее до конца жизни.
Первую работу в области термодинамики Гиббс представил Коннектикутской академии наук в 1872. Она называлась Графические методы в термодинамике жидкостей (Graphical Methods in the Thermodynamics of Fluids ) и была посвящена методу энтропийных диаграмм. Метод позволял графически представить все термодинамические свойства вещества и сыграл большую роль в технической термодинамике. Гиббс развил свои идеи в следующей работе – Методы геометрического представления термодинамических свойств веществ при помощи поверхностей (Methods of Geometrical Representation of the Thermodynamic Properties of Substances by Means of Surfaces , 1873), введя трехмерные диаграммы состояния и получив соотношение между внутренней энергией системы, энтропией и объемом.
В 1874–1878 Гиббс опубликовал трактат О равновесии гетерогенных веществ (On the Equilibrium of Heterogeneous Substances ), идеи которого легли в основу химической термодинамики. В нем Гиббс изложил общую теорию термодинамического равновесия и метод термодинамических потенциалов, сформулировал правило фаз (ныне носящее его имя), построил общую теорию поверхностных и электрохимических явлений, вывел фундаментальное уравнение, устанавливающее связь между внутренней энергией термодинамической системы и термодинамическими потенциалами и позволяющее определять направление химических реакций и условия равновесия для гетерогенных систем.
Работы Гиббса по термодинамике были почти неизвестны в Европе до 1892. Одним из первых оценил значение его графических методов Дж.Максвелл, который построил несколько моделей термодинамических поверхностей для воды.
В 1880-х годах Гиббс увлекся работами У.Гамильтона по кватернионам и алгебраическими работами Г.Грассмана. Развивая их идеи, создал векторный анализ в его современном виде. В 1902 работой Основные принципы статистической механики (Elementary Principles in Statistical Mechanics ) Гиббс завершил создание классической статистической физики. С его именем связаны такие понятия, как «парадокс Гиббса», «каноническое, микроканоническое и большое каноническое распределения Гиббса», «адсорбционное уравнение Гиббса», «уравнение Гиббса – Дюгема» и др.
Гиббс был избран членом Американской академии искусств и наук в Бостоне, членом Лондонского королевского общества, награжден медалью Копли, медалью Румфорда. Умер Гиббс в Нью-Хейвене 28 апреля 1903.
Гиббс
I
(Gibbs)
Джеймс (23.12.1682, Футдисмир, близ Абердина, - 5.8.1754, Лондон), английский архитектор. Учился в Голландии и Италии (в 1700-09 у К. Фонтаны (См. Фонтана)), сотрудничал с К. Реном. Представитель классицизма. Постройки Г. отличаются внушительной простотой и цельностью композиции, изяществом деталей (церкви Сент-Мэри-ле-Стрэнд, 1714-1717, и Сент-Мартин-ин-зе-Филдс, 1722-1726, в Лондоне; библиотека Рэдклиффа в Оксфорде, 1737-49).
Лит.:
Summerson J., Architecture in Britain. 1530-1830, Harmondsworth, 1958. Джозайя Уиллард (11.2.1839, Нью-Хейвен, - 28.4.1903, там же), американский физик-теоретик, один из основоположников термодинамики и статистической механики. Окончил Йельский университет (1858). В 1863 получил степень доктора философии в Йельском университете, с 1871 профессор там же. Г. систематизировал термодинамику и статистическую механику, завершив их теоретическое построение. Уже в первых своих статьях Г. развивает графические методы исследования термодинамических систем, вводит трёхмерные диаграммы и получает соотношения между объёмом, энергией и энтропией вещества. В 1874-78 в трактате «О равновесии гетерогенных веществ» разработал теорию потенциалов термодинамических (См. Потенциалы термодинамические), доказал правило фаз (общее условие равновесия гетерогенных систем), создал термодинамику поверхностных явлений и электрохимических процессов; Г.
обобщил принцип энтропии, применяя второе начало термодинамики к широкому кругу процессов, и вывел фундаментальные уравнения, позволяющие определять направление реакций и условия равновесия для смесей любой сложности. Теория гетерогенного равновесия - один из наиболее абстрактных теоретических вкладов Г. в науку - нашла широкое практическое применение. В 1902 были опубликованы «Основные принципы статистической механики, излагаемые со специальным применением к рациональному обоснованию термодинамики», явившиеся завершением классической статистической физики, первоосновы которой были заложены в работах Дж. К
. Максвелла
и Л. Больцмана
. Статистический метод исследования, разработанный Г., позволяет получить термодинамические функции, характеризующие состояние вещества. Г. дал общую теорию флуктуаций величин этих функций от равновесных значений, определяемых формальной термодинамикой, и адэкватное описание необратимости физических явлений. Г. является также одним из создателей векторного исчисления в его современной форме («Элементы векторного анализа», 1881- 1884). В трудах Г. проявились замечательно точная логика, тщательность в отделке результатов. В работах Г. до сих пор не обнаружено ни одной ошибки, все его идеи сохранились в современной науке. Соч.: The collected works, v. 1-2, N. Y. - L., 1928; The scientific papers, v. 1-2, N. Y., 1906; в рус. пер. - Основные принципы статистической механики, М. - Л., 1946; Термодинамические работы, М., 1950. Лит.:
Семенченко В. К., Д. В. Гиббс и его основные работы по термодинамике и статистической механике (К 50-летию со дня смерти), «Успехи химии», 1953, т. 22, в. 10; Франкфурт У. И., Френк А. М., Джозайя Виллард Гиббс, М., 1964. О. В. Кузнецова.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое "Гиббс" в других словарях:
- (англ. Gibbs, иногда Gibbes) английская фамилия. Гиббс, Джозайя Уиллард американский физик, математик и химик, один из основателей теорий феноменологической и статистической термодинамики, векторного анализа, статистической… … Википедия
- (Gibbs) Джозайя Уиллард (1839 1903), американский физик. Один из создателей статистической механики. Разработал общую теорию термодинамического равновесия (в том числе ограниченных систем), теорию термодинамических потенциалов, вывел основное… … Современная энциклопедия
- (Gibbs) Джошуа Уиллард (1839 1903), американский ученый теоретик в области физики и химии. Профессор Йельского университета. Посвятил свою жизнь разработке основ физической химии. Применение ТЕРМОДИНАМИКИ в отношении физических процессов привело… … Научно-технический энциклопедический словарь
Гиббс - Гиббс, а: распредел ение Г иббса … Русский орфографический словарь
Гиббс Д. У. - ГИББС Джозайя Уиллард (18391903), амер. физик теоретик, один из создателей термодинамики и статистич. механики. Разработал теорию термодинамич. потенциалов, открыл общее условие равновесия гетерогенных систем правило фаз, вывел ур… … Биографический словарь
- … Википедия
- … Википедия
- … Википедия
- … Википедия
Книги
- Работы по дереву Практ курс , Гиббс Н.. Дерево - великолепный материал. Многие мастера испытывают к нему особые чувства не из-за его красоты и прочности, а, скорее, из-за стремления приручить этот податливый и в то же время…
] Перевод с английского под редакцией В.К. Семенченко.
(Москва - Ленинград: Гостехиздат, 1950. - Классики естествознания)
Скан: AAW, обработка, формат Djv: mor, 2010
- СОДЕРЖАНИЕ:
Предисловие редактора (5).
Джосиа Виллард Гиббс, его жизненный путь и основные научные работы. В.К. Семенченко (11).
Работы Дж.В. Гиббса (перечень) (24).
Дж.В. Гиббс
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
I. ГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ТЕРМОДИНАМИКЕ ЖИДКОСТЕЙ
Величины и соотношения, которые будут представлены на диаграммах (29).
Основная идея и общие свойства диаграмм (31).
Диаграммы энтропия-температура по сравнению с диаграммами, применяемыми обычно (39).
Случай идеального газа (42).
Случай конденсирующихся паров (45).
Диаграммы, на которых изометрические, изопьезтические, изотермические, изодинамические и изоэнтропические линии идеального газа одновременно являются прямыми линиями (48).
Диаграмма объем-энтропия (53).
Расположение изометрических, изопьезтических, изотермических и изоэнтропических линий вокруг точки (63).
II. МЕТОД ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ ПРИ ПОМОЩИ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Изображение объема, энтропии, энергии, давления и температуры (69).
Характер той части поверхности, которая изображает состояния, не являющиеся однородными (70).
Свойства поверхности, относящиеся к устойчивости термодинамического равновесия (75).
Основные особенности термодинамической поверхности для веществ, находящихся в твердом, жидком и парообразном состоянии (81).
Проблемы, относящиеся к поверхности рассеянной энергии (89).
III. О РАВНОВЕСИИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ
Предварительное замечание о роли энергии и энтропии в теории термодинамических систем (95).
КРИТЕРИИ РАВНОВЕСИЯ И УСТОЙЧИВОСТИ
Предложенные критерии (96).
Значение термина возможные изменения (98).
Пассивные сопротивления (98).
Законность критериев (99).
УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ СОПРИКАСАЮЩИХСЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ МАСС, НЕ ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ. ВЛИЯНИЮ ТЯГОТЕНИЯ, ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, ИЗМЕНЕНИЯ ФОРМЫ ТВЕРДЫХ МАСС ИЛИ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ
Постановка проблемы (103).
Условия равновесия между первоначально существующими гомогенными частями данной массы (104).
Значение термина гомогенный (104).
Выбор веществ, рассматриваемых, как компоненты. Действительные и возможные компоненты (105).
Вывод частных условий равновесия, когда все части системы имеют одни и те же компоненты (106).
Определение потенциалов для составных частей различных гомогенных масс (107).
Случай, когда некоторые вещества являются только возможными компонентами в части системы (107).
Вид частных условий равновесия, когда имеются отношения превращаемости между веществами, которые рассматриваются как компоненты разных масс (109).
Условия, относящиеся к возможному образованию масс, отличных от первоначально присутствовавших (112).
Очень малые массы не могут трактоваться тем же методом, что и массы значительного размера (118).
Смысл, в котором может рассматриваться формула (52), как выражающая найденные условия (119).
Условие (53) всегда достаточно для равновесия, но не всегда необходимо (120).
Масса, для которой это условие не удовлетворено, по крайней мере практически неустойчива (123).
(Это условие обсуждается позже в главе «Устойчивость», см. стр.148)
Влияние отвердевания любой части данной массы (124).
Влияние дополнительных уравнений наложенных условий (127).
Влияние диафрагмы (равновесие осмотических сил) (128).
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ
Определение и свойства фундаментальных уравнений (131).
О величинах ф, y, е (135).
Выражение критерия равновесия посредством величины (136).
Выражения критерия равновесия в известных случаях посредством величины (138).
ПОТЕНЦИАЛЫ
Значение потенциала для вещества данной массы не зависит от других веществ, которые могут быть выбраны, чтобы представить состав этой массы (139).
Определение потенциала, которое делает это свойство, очевидным (140).
Мы можем различать в одной и той же гомогенной массе потенциалы для неопределенного числа веществ, каждый из которых имеет вполне определенное значение. Для потенциалов разных веществ одной и той же гомогенной массы действительно то же уравнение, как и для единиц этих веществ (140).
Значения потенциалов зависят от произвольных постоянных, которые обусловлены определением энергии и энтропии каждого элементарного вещества (143).
О СУЩЕСТВУЮЩИХ ФАЗАХ МАТЕРИИ
Определение фаз и сосуществующих фаз (143).
Число независимых изменений, возможных в системе сосуществующих фаз (144).
Случай n + 1 сосуществующих фаз (144).
Случай, когда число сосуществующих фаз меньше чем n + 1 (146).
ВНУТРЕННЯЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ГОМОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ ПО ФУНДАМЕНТАЛЬНЫМ УРАВНЕНИЯМ
Общее условие абсолютной устойчивости (148).
Другие формы этого условия (152).
Устойчивость относительно непрерывных изменений фазы (154).
Условия, характеризующие границы устойчивости в этом отношении (163).
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЛЛЮСТРАЦИИ
Поверхности, на которых состав изображаемых тел постоянен (166).
Поверхности и кривые, для которых состав изображенного тела изменяется, а его температура и давление постоянны (169).
КРИТИЧЕСКИЕ ФАЗЫ
Определение (182).
Число независимых изменений, к которым способна критическая фаза, оставаясь таковой (183).
Аналитическое выражение условий, характеризующих критические фазы. Положение критических фаз относительно границ устойчивости (183).
Изменения, которые возможны при разных обстоятельствах для массы, первоначально бывшей критической фазой (185).
О значениях потенциалов, когда количество одного из компонентов очень мало (189).
О НЕКОТОРЫХ Вопросах, относящихся к МОЛЕКУЛЯРНОМУ СТРОЕНИЮ ТЕЛ
Ближайшие и первичные компоненты (192).
Фазы рассеянной энергии (195).
Катализ совершенный каталитический агент (196).
Фундаментальное уравнение для фаз рассеянной энергии может, быть образовано из более общего вида фундаментального уравнения (196).
Фазы рассеянной энергии иногда могут быть единственными фазами, существование которых может быть установлено экспериментально (197).
УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ МАСС, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ ТЯГОТЕНИЯ
Эта проблема трактуется двумя разными методами:
Элемент объема рассматривается как переменный (199).
Элемент объема рассматривается как закрепленный (203).
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
Идеальный газ (206).
Идеальная газовая смесь. Закон Дальтона (210).
Некоторые выводы, относящиеся к потенциалам жидкостей и твердых тел (223).
Соображения относительно возрастания энтропии, вызванного диффузией при смешении газов (225).
Фазы рассеянной энергии идеальной газовой смеси, компоненты которой химически взаимодействуют друг с другом (228).
Газовые смеси с превращающимися компонентами (232).
Случай перекиси азота (236).
Фундаментальные уравнения для равновесных фаз (244).
ТВЕРДЫЕ ТЕЛА
Условия внутреннего и внешнего равновесия для твердых тел, находящихся в соприкосновении с жидкостями, в отношении ко всем возможным состояниям деформации твердых тел (247).
Деформации выражаются девятью производными (248).
Изменение энергии в элементе твердого тела (248).
Вывод условий равновесия (250).
Обсуждение условия, относящегося к растворению твердого тела (258).
Фундаментальные уравнения для твердых тел (267).
Твердые тела, поглощающие жидкости (283).
ТЕОРИЯ КАПИЛЛЯРНОСТИ
Поверхности разрыва между жидкими массами
Предварительные замечания. Поверхности разрыва. Разделяющая поверхность (288).
Обсуждение проблемы. Частные условия равновесия для смежных масс, относящиеся к температуре и потенциалам, полученные ранее, не теряют значения и под влиянием поверхности разрыва. Поверхностная энергия и энтропия. Поверхностные плотности составляющих веществ. Общее выражение для вариации поверхностей энергии. Условие равновесия, относящееся к давлениям в смежных массах (289).
Фундаментальные уравнения для поверхностей разрыва между жидкими массами (300).
Об экспериментальном определении фундаментальных уравнений для поверхностей разрыва между жидкими массами (303).
Фундаментальные уравнения для плоских поверхностей разрыва между жидкими массами (305).
Об устойчивости поверхностей разрыва:
1) по отношению к изменениям в природе поверхности (310).
2) по отношению к изменениям, при которых меняется форма поверхности (316).
О возможности образования отличной по фазе жидкости внутри гомогенной жидкости (328).
О возможности образования у поверхности, где соприкасаются две различные гомогенные жидкости, новой отличной от них жидкой фазы (335).
Замена потенциалов на давления в фундаментальных уравнениях поверхностей (342).
Тепловые и механические соотношения, относящиеся к растяжению поверхности разрыва (348).
Непроницаемые пленки (354).
Условия внутреннего равновесия для системы гетерогенных жидких масс с учетом влияния поверхностей разрыва и силы тяготения (356).
Условия устойчивости (367).
О возможности образования новой поверхности разрыва в том месте, где встречаются несколько поверхностей разрыва (369).
Условия устойчивости для жидкостей по отношению к образованию новой фазы у линии, где встречаются три поверхности разрыва (372).
Условия устойчивости для жидкостей по отношению к образованию новой фазы у точки, где «встречаются вершины четырех различных масс (381).
Жидкие пленки (385).
Определение элемента пленки (385).
Каждый элемент вообще можно рассматривать как находящийся в состоянии равновесия. Свойства элемента в таком состоянии и достаточно толстого, чтобы его внутренняя часть имела свойства вещества в массе. Условия, при которых растяжение пленки не будет вызывать увеличения натяжения. Если пленка имеет более одного компонента, не принадлежащего к смежным массам, то растяжение будет, вообще говоря, вызывать увеличение натяжения. Величина эластичности пленки, выведенная из фундаментальных уравнений поверхностей и масс. Эластичность, доступная для наблюдения (385).
Эластичность пленки не обращается в нуль у границы, при которой ее внутренняя часть теряет свойства вещества в массе, но проявляется определенного рода неустойчивость (390).
Приложение условий равновесия, уже выведенных для системы, подверженной влиянию тяготения (стр. 361-363), к случаю жидкой пленки (391).
Относительно образования жидких пленок и процессов, приводящих к их разрушению. Черные пятна в пленках мыльной воды (393).
ПОВЕРХНОСТИ РАЗРЫВА МЕЖДУ ТВЕРДЫМИ ТЕЛАМИ И ЖИДКОСТЯМИ
Предварительные замечания (400).
Условия равновесия для изотропных твердых тел (403).
Влияние силы тяготения (407).
Условия равновесия в случае кристаллов (408).
Влияние силы тяготения (411).
Ограничения (413).
Условия равновесия для линии, у которой встречаются три различные массы, одна из которых является твердой (414).
Общие соотношения (418).
Другой метод и другие обозначения (418).
ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА
Изменение условий равновесия под действием электродвижущей силы (422).
Уравнение потоков. Ионы. Электрохимические эквиваленты (422).
Условия равновесия (423).
Четыре случая (425).
Электрометр Липпмана (428).
Ограничения, вызываемые пассивным сопротивлением (429).
Общие свойства совершенного электрохимического прибора (430).
Обратимость, как проверка идеальности. Определение электродвижущей силы из изменений, которые происходят в ячейке. Видоизменение формулы для случая неидеального прибора (430).
Когда температура ячейки рассматривается постоянной, нельзя пренебречь изменением энтропии, вызываемым поглощением или выделением тепла; доказательство этого для газовой батареи Грове, заряженной водородом и азотом, с помощью токов, вызванных разностями концентраций электролита, и для электродов из цинка и ртути в растворе сульфата цинка (431).
Что то же самое является справедливым, когда имеют место химические процессы в определенных отношениях, показано рассуждениями a priori, основанными на явлении, происходящем при непосредственном соединении элементов воды или элементов хлористо-водородной кислоты и при поглощении тепла, которое много раз наблюдал Фавр в гальванических или электролитических ячейках (434).
Различные физические состояния, в которых откладывается ион, не влияют на величину электродвижущей силы, если фазы являются сосуществующими. Опыты Рауля (441).
Другие формулы для электродвижущей силы (446).
Примечания редактора (447).
Из предисловия редактора: Основные термодинамические работы Гиббса, перевод которых дан в этой книге, появились в 1873-1878 гг., однако знакомство с ними представляет для современного читателя не только исторический интерес...