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

11 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

47458. Бухгалтерский учет, анализ и аудит, Методические указания по дипломному проектированию 665.5 KB
  В методических указаниях определены цель и задачи дипломного проектирования требования к содержанию структуре и оформлению дипломной работы порядок проведения защиты работы. Назначение руководителя и выбор темы дипломной работы Содержание основной части дипломной работы Порядок проведения защиты дипломной работы
47460. Строительство многопрофильного культурно-спортивного комплекса Минск-Арена расположена в северо-восточной части г. Минска 531.5 KB
  Технические решения, принятые на стройгенплане, соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических и противопожарных норм и правил и обеспечивают безопасное для жизни и здоровья людей производство строительно-монтажных работ при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий.
47461. ХРЕСТОМАТІЯ З ФІЛОСОФІЇ ПРАВА 990 KB
  Истина о праве, согласно легистской гносеологии, дана в законе, выражающем волю, позицию, мнение законодателя (суверена, государства). Поэтому искомое истинное знание о праве носит здесь характер мнения, хотя и официально-властного мнения
47462. Англійська мова: Підручник для 11 класу середніх шкіл 812.06 KB
  The right to education in Ukraine is guaranteed by the Constitution (Article 53). Every boy or girl must get Hecondary education; it means that secondary education is compulsory in our country. There are state schools where education is free of charge and private primary and- secondary schools where pupils have to pay for their studies
47463. ЛИНЕЙНО-КАБЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ 718 KB
  К таким основным решениям относятся: прокладка методом задувки диэлектрических оптических в пластмассовых защитных трубках внутренний диаметр от 32 мм до 40 мм; прокладка над пластмассовыми защитными трубками или над бронированными оптическими кабелями сигнальноинформационных пластиковых лент; максимальное использование в качестве трубопроводов кабельной канализации труб из полиэтилена высокой плотности гладкие и гофрированные многоканальных блоков мультиканалы и смотровых устройств из пластиката; использование при соответствующем...
47464. Решение геометрических задач, как средство развития самостоятельности мышления учащихся 134 KB
  Они должны не просто знакомиться с теорией предмета а видеть источники возникновения и практическую целесообразность изучения этих вопросов не просто решать задачу указанную учителем приобретая нужные навыки и умения а рассматривать условия в которых возникают задачи данного типа. Решение математических задач приобретает единую учебнопознавательную направленность в том случае когда оно реализует решение одной и той же дидактической задачи изучения математической закономерности на основе анализа частных случаев. Первые описываются...
47465. СТРАТЕГІЧНЕ УПРАВЛІННЯ. НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК 1.01 MB
  Розглянуто основні питання стратегічного управління: сучасна концепція стратегічного управління; види стратегій підприємства; формування стратегічного набору; форми та методи забезпечення стратегічного управління. 2004 ВСТУП Ринкова економіка формує нові вимоги до підприємства що обумовлюються не тільки наявністю конкуренції та високими вимогами до якості товарів але й необхідністю гнучко реагувати на зміни ринкової ситуації яка не завжди сприяє процвітанню підприємства. Успіх підприємства залежить від здатності передбачати й змінювати...
47466. Питання для іспиту «Митне право україни» 641.5 KB
  Керівництво збиранням прикордонного мита: евеки вивізне та інфуки ввізне мито за часи Богдана Хмельницького покладалося на Державний скарб як тоді називалася фінансовобанківська служба України. Верховна Рада прийняла Закон України Про митну справу в Україні який проголосив що Україна як суверенна держава самостійно створює власну митну систему і здійснює митну справу. Верховна Рада України прийняла Постанову про створення Державного митного комітету України як центрального митного органу України та перший Митний кодекс України.