Энтропия. Второе начало термодинамики, Второе начало термодинамики. Энтропия - Систематика химических элементов

Второе начало термодинамики. Энтропия

Объединенное уравнение первого и второго начал термодинамики

Рис. 12

Из выражения первого начала термодинамики

U = Q - А

Следует, что изменению внутренней энергии U может соответствовать множество процессов с передачей различных количеств теплоты и работы, лишь бы их алгебраическая сумма оставалась равной величине U.

Однако некоторые процессы, для которых соблюдается первое начало термодинамики, неосуществимы на практике. Со стороны первого начала термодинамики нет никаких препятствий к тому, чтобы при теплообмене двух тел тепло переходило от менее нагретого к более нагретому телу самопроизвольно. Однако из опыта известно, что такие процессы не реализуются.

Запрещая вечный двигатель 1-го рода, первое начало термодинамики не исключает возможности создания такой машины непрерывного действия, которая бы была способна превращать в полезную работу всю подводимую к ней теплоту (так называемый вечный двигатель 2-го рода). В то же время экспериментально установлено, что если работа может быть полностью превращена в теплоту, то только часть теплоты может быть обращена в работу. (Здесь речь не идет о термодинамическом цикле, для которого выполняется принцип эквивалентности теплоты и работы).

Принципом, устанавливающим, какие именно процессы возможны, а какие нет, является Второе начало термодинамики.

1. Формулировка Р. Клаузиуса (1850).

Невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более нагретым.

2. Формулировка У. Томсона (1851).

Невозможно теплоту какого-либо тела превратить в работу, не производя никакого другого действия, кроме охлаждения этого тела.

3. Для любого реального процесса невозможно найти способ возвращения системы в ее первоначальное состояние, т. е. любой реальный процесс в термодинамике считается необратимым.

Для количественной оценки степени необратимости реальных процессов Р. Клаузиусом в 1865г. было введено представление о новом термодинамическом параметре, получившем название Энтропии (от Греч. поворот или превращение).

Энтропия - величина, бесконечно малое приращение которой при изотермическом сообщении системе элементарного количества теплоты определяется как

. (22)

Энтропия является функцией состояния, т. е. ее изменение не зависит от пути процесса, а определяется только начальным и конечным состояниями системы:

(23)

Энтропия обладает свойством аддитивности, т. е. изменение энтропии всей системы в целом складывается из изменения энтропии отдельных ее частей: изменение энтропии в сложном процессе представляется как сумма изменений энтропии на отдельных ее стадиях.

Второе начало термодинамики представляет собой закон сохранения и возрастания энтропии. Для изолированных систем (дQ=0) второе начало термодинамики имеет вид:

DS 0; ДS 0. ...(24)

Похожие статьи




Энтропия. Второе начало термодинамики, Второе начало термодинамики. Энтропия - Систематика химических элементов

Предыдущая | Следующая