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

82456. Внутренняя форма фразеологизма 31.02 KB
  Фразеологизмы устойчивые сочетания. Фразеологизмы характеризуются двумя свойствами: Воспроизводимость в неизменном виде Также фразеологизмы делятся на несколько категорий. Есть фразеологизмы которые содержат один и тот же образ сравнения имеют одну и ту же внутреннюю форму.
82457. Концептуальная и языковая картины мира 30.79 KB
  Различают языковую картину мира и концептуальную картину мира. Концептуальная картина мира у всех народов одна и та же поскольку человеческое мышление основано на одних и тех же законах. Отражение мира в сознании представления человека о мире информация о среде и человеке это концептуальная картина мира.
82458. Механизм рынка совершенной конкуренции. Равновесие фирмы в долгосрочном периоде 36.6 KB
  Совершенная конкуренция когда на рынке: мнво покупателей и продавцов высокая мобильность факторов производства отсутствие барьеров на пути вступления на рынок или выхода из него доходность продаваемой продукции 5равный доступ всех участников рыночных отношений к инфи Совершенно конкурентные фирмы не имеют контроля над ценами т. объем их производства по сравнению с размерами рынка ничтожно мал будет ли она производить продукции больше или меньше цены не изменятся. В одной и той же отрасли действуют разные фирмы с разным...
82461. Механизм рынка несовершенной конкуренции. Рыночные структуры несовершенной конкуренции 39.09 KB
  Рыночные структуры несовершенной конкуренции. В отличие от модели рынка совершенной конкуренции которая является абстракцией и практически не существует в реальной жизни а только в теории рынок несовершенной конкуренции встречается практически повсеместно. Большинство реальных рынков в современной экономике это рынки несовершенной конкуренции.
82462. Монополия: понятие, виды, поведение на рынках. Ценовая Дискриминация 35.45 KB
  Ценовая Дискриминация Монополия наличие единственного продавца положение в хозяйственном процессе при котором отсутствует состязательность в конкуренции. Виды монополии: Закрытая монополия административная защита: ограниченный доступ к ресурсам и информации; юридическая защита: лицензии технологии технологии организации и т. Любая закрытая монополия когданибудь открывается. Естественная монополия ограничивается состязательностью и конкуренцией рыночная структура в которой средние издержки достигают минимума тогда когда одна фирма...
82463. Теория производства и предельной производительности факторов(изокванта, изокоста и их свойства). Закон убывающей производительности 35.56 KB
  Используя эти положения Кларк попытался точно определить доли которые могут быть приписаны специфической производительности труда и капитала. Производительность труда последнего работниканазывается предельной производительностью труда. По мнению Кларка только тот продукт который создается предельным рабочим можно вменить труду и считать продуктом труда остальная же часть продукции т. разница между продуктами промышленности и продуктами труда представляет собой продукт капитала.