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

27330. Целостный педагогический процесс 42.13 KB
  Раскрывая вторую характерную черту педагогического процесса усовершенствование он пишет: Усовершенствование же имеет три направления: 1 устранение препятствий с пути естественного развития сил отрицательная сторона; 2 прямое положительное содействие правильному развитию наличных способностей положительная сторона; 3 искоренение недостатков и насаждений ценных свойств усовершенствование в тесном смысле. Понятие структура и функции педагогического процесса Педагогическим процессом называется развивающиеся взаимодействие...
27331. Воспитательный процесс и его характеристика 17.82 KB
  Сложность воспитательного процесса Сложность воспитательного процесса состоит и в том что его результаты не так явственно ощутимы и не так быстро обнаруживают себя как например в процессе обучения. Одна из особенностей воспитательного процесса его непрерывность. Процесс воспитания комплексный что означает единство целей задач содержания форм и методов воспитательного процесса подчиненное идее целостности формирования личности.
27332. Концепция духовно-нравственного развития и воспитания личности гражданина России 21.42 KB
  Принципы: Организация социально открытого пространства духовнонравственного развития и воспитания личности гражданина России нравственного уклада жизни обучающихся осуществляется на основе: нравственного примера педагога; социальнопедагогического партнёрства; индивидуальноличностного развития; интегративности программ духовнонравственного воспитания; социальной востребованности воспитания. Нравственность учителя моральные нормы которыми он руководствуется в своей профессиональной деятельности и жизни его отношение к своему...
27333. Воспитательная система школы. Составляющие воспитательной системы школы 21.29 KB
  Воспитательная система школы это такой способ организации ее жизнедеятельности который предполагает упорядоченность дидактического и воспитательного процессов их взаимопроникновение в соответствии с принятой педагогической идеей совершенствование и изменение характера сложных связей между компонентами системы И. Ее компоненты: цели выраженные в исходной концепции то есть совокупность идей для реализации которых система создается;деятельность обеспечивающая ее реализацию; субъект деятельности ее организующий и в ней участвующий;...
27334. Дидактика как теория обучения (историко-педагогический аспект) 19.72 KB
  Дидактика теория обучения часть педагогического изучения закономерностей процесса образования и обучения. Задачи дидактики: Установление целей и задач теории Анализ процесса обучения и открытие его закономерностей Обоснование принципов и правил обучения Определение содержания образования Конкретизация форм организации обучения Разъяснение методов и способов обучения Характеристика материальных средств с помощью которых выполняются задачи обучения. Дидактику он трактовал как теорию образования и обучения и как теорию воспитания.
27335. Развитие деятельностного подхода в обучении 22.97 KB
  Дьюи предлагал строить процесс обучения исходя из потребностей интересов и способностей ребенка. Целью обучения должно быть развитие общих и умственных способностей разнообразных умений детей. Структура процесса обучения выглядит так: ощущение трудности в процессе деятельности формулировка проблемы сути затруднения выдвижение и проверка гипотез по решению проблемы выводы и деятельность в соответствии с полученным знанием. Этапы процесса обучения воспроизводят исследовательское мышление научный поиск.
27336. Сущность процесса обучения 18.52 KB
  В этом и сказывается двусторонность процесса обучения: преподавание деятельность учителя и учение деятельность учеников предстающих в единстве при передаче последним социального опыта в форме содержания образования. Осуществляясь на разных уровнях процесс обучения носит цикличный характер и важнейшим главным показателем развития циклов учебного процесса являются ближайшие дидактические цели педагогического труда которые группируются вокруг двух основных целей: образовательная чтобы все учащиеся приобрели определенную сумму знаний...