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

42827. Разработка бункерно-ориентирующегося устройства для ориентации заготовок в пространстве и подачи их на станок 1.52 MB
  При применении автоматических механизмов питания подают штучные заготовки предварительно обработанные или необработанные полученные путем штамповки или методом точного литья; прутки предварительно калиброванные и рихтованные; бунтовую проволоку которую рихтуют в процессе подачи. 3 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ Станок: Бесцентровошлифовальный полуавтомат 3М184И Глубина шлифования t=004 мм; Диаметр шлифования d=14 мм; Продольная подача S=05 м мин; Скорость заготовки VЗ=60 м мин Эффективная мощность где СN=01; r=085; x=06; y=07; q=05 ...
42828. Проектирование двухступенчатого цилиндрического редуктора как составной части привода тяговой лебедки 700.26 KB
  От типа двигателя, его мощности, частоты вращения и прочего зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и её привода. Выбираем электродвигатель переменного тока с асинхронной частотой вращения короткозамкнутого ротора. Этот двигатель применяется потому
42829. Автоматизація технологічного процесу виробництва азотної кислоти комбінованим методом 328.31 KB
  Реле аварійного захисту КМ19 спрацьовує та створює аварійний сигналза допомогою якого повинно вимикатись живлення електродвигуна М7. Мікропроцесорний прилад ІТМ11 в якому використовується твердотільне реле через контакт якого не можна підключати напругу 220 В. Рекомендується через твердотіле реле ІТМ11 підєднувати електромагнітне реле яке працює на напрузі 24 В від джерела постійного струму. Враховуючи цю особливість в схемах електрозахисту треба використовувати два електромагнітних реле.
42830. Получение напайных и сменных многогранных режущих пластин путём прессования твердосплавных порошковых смесей и спеканием прессовок 5.77 MB
  Доминирующая роль в решении этой задачи принадлежит методам порошковой металлургии обладающими большими потенциальными возможностями с точки зрения создания инструментальных материалов различного назначения с заданными физикомеханическими свойствами изготовление которых методами традиционного металлургического передела во многих случаях практически неосуществимо. Подпись Дата Лист креплением СМП Фреза торцевая универсальная регулируемая с механическим креплением твердосплавных в том числе с износостойким покрытием безвольфрамовых и...
42833. Точные и высокопроизводительные металлорежущие станки, их расчет и основные характеристики 1.71 MB
  В частности к приводам главного движения и подач предъявляются требования: по увеличению жёсткости повышению точности вращения валов шпиндельных узлов. В большинстве станков в качестве привода главного движения применяют коробки передач со ступенчатым регулированием частоты вращения соединённые с асинхронным электродвигателем. Для обработки на станках деталей машин с разными размерами и режущим инструментом с различными режущими свойствами при большом числе технологических операций для получения оптимальных режимов резания необходимо...
42834. Організація аналітичного обліку розрахунків з постачальниками і підрядниками на КППНБМ 719.5 KB
  Теоретичні основи зобовязань що виникають з постачальниками і підрядниками.2 Нормативноправове регулювання з обліку зобовязань що виникають з постачальниками і підрядниками.3 Документування розрахунків з постачальниками і підрядниками. Синтетичний облік розрахунків з постачальниками і підрядниками на КППНБМ.
42835. Электронный измеритель временных интервалов в диапазоне от 0 до 1 с, с детализацией измерений до 1 мс 271.94 KB
  Для построения системы воспользуемся микропроцессорным комплектом К1810 (центральный процессор К1810ВМ88). Для реализации времязадающих функций воспользуемся таймером К1810ВИ54. Взаимодействие с пользователем организуем с помощью контроллера клавиатуры и индикации КР580ВВ79