32724

Тепловые явления при низких температурах. Третье начало термодинамики

Доклад

Физика

Расчет абсолютной энтропии Рассчитаем изменение энтропии некоторой системы при нагревании её от абсолютного нуля до температуры T при постоянном давлении. При нагревании вещества возможен его переход в жидкое и затем в газообразное состояние; для фазовых переходов происходящих в изобарноизотермических условиях изменение энтропии равно приведенной теплоте фазового перехода: I.65 Таким образом нагревание вещества без фазовых переходов сопровождается непрерывным ростом энтропии; при фазовом переходе происходит...

Русский

2013-09-05

40.5 KB

10 чел.

56.Тепловые явления при низких температурах. Третье начало термодинамики.

ТРЕТЬЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Ранее мы показали, что внутреннюю энергию системы можно условно представить в виде суммы двух величин "свободной" и "связанной" энергии. Возможность рассчитать величину "свободной" энергии, т.е. той части внутренней энергии системы, которую можно превратить в работу, дает тепловая теорема Нернста, называемая также третьим началом термодинамики.

Основные положения тепловой теоремы заключаются в следующем:

1.  При абсолютном нуле температуры свободная энергия X равна теплоте процесса.

                        (I.59)

2.  При температурах, близких к абсолютному нулю, теплоемкость системы равна нулю.

                (I.60)

Одной из формулировок третьего начала термодинамики является также постулат Планка:

Энтропия идеального кристалла при абсолютном нуле температуры равна нулю.

Строго говоря, тепловая теорема Нернста и постулат Планка являются следствиями из второго начала термодинамики; но независимо от этого они имеют очень большое значение, позволяя рассчитывать абсолютную энтропию системы и, следовательно,  величину свободной энергии системы.

Расчет абсолютной энтропии

Рассчитаем изменение энтропии некоторой системы при нагревании её от абсолютного нуля до температуры T при постоянном давлении. Из первого и второго начал термодинамики имеем:

                         (I.61)

                             (I.62)

Отсюда:

                 (I.63)

Учитывая, что ST=0 = 0, получим:

                          (I.64)

При T = 0 любое вещество может находиться только в твердом состоянии. При нагревании вещества возможен его переход в жидкое и затем в газообразное состояние; для фазовых переходов, происходящих в изобарно-изотермических условиях, изменение энтропии равно приведенной теплоте фазового перехода:

                           (I.65)

Таким образом, нагревание вещества без фазовых переходов сопровождается непрерывным ростом энтропии; при фазовом переходе происходит скачкообразное изменение энтропии. Графическая зависимость энтропии вещества от температуры приведена на рисунке 1.3.

Учитывая это, рассчитать абсолютную энтропию любого вещества при любой температуре можно следующим образом:

                   (I.66)

 

Рис. 1.3   Зависимость  энтропии вещества от  температуры.

 

Поскольку энтропия есть функция состояния, изменение энтропии в ходе химического процесса определяется только видом и состоянием исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути реакции; оно может быть рассчитано по уравнению (I.67):

                  (I.67)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62963. Антон Павлович Чехов. Умение писателя видеть в обыденном смешное и грустное. (на примере рассказа «Злоумышленник») 33.64 KB
  Над чем с грустью смеётся писатель Что его огорчает Какое чувство у вас осталось по прочтении рассказа Как вы думаете почему он так называется А на самом деле для чего Денис отвинтил гайку Почему следователь не понял Дениса Григорьева...
62966. Звук (й’э) буквы Е, е 38.88 KB
  Сегодня будем на уроке работать с новыми звуками познакомимся с новыми буквами а это значит что мы сможем еще составлять большее количество слов и предложений. А у кого по другому Ребята вы еще не познакомились...
62967. Звуки (н), (н’). Буквы Н, н 63.84 KB
  Повторить термины связанные с понятием согласный звонкий глухой твердый мягкий; продолжать формировать представлений об основных единицах языка: слове слоге звуке продолжать формировать умение выделять изучаемые звуки в речи и отрабатывать навык чтения...