32774

Энтропия идеального газа при обратимых и необратимых процессах

Доклад

Физика

К определению энтропии S можно прийти на основе анализа работы тепловых машин. ∆S=∆Q T Для тепловой машины изменение энтропии нагревателя и холодильника равны: ∆S1=Q1 T1 и ∆S2=Q2 T2 Формула ∆S=∆Q T справедлива для изотермического процесса и представляет собой термодинамическое определение энтропии. Для любого процесса можно найти бесконечно малое изменение энтропии т. ее дифференциал dS=δQ T где δQ элементарная теплота В интегральной форме для любого процесса изменение энтропии равно Найдем изменение энтропии за один цикл для тепловой...

Русский

2013-09-05

33.5 KB

29 чел.

50.Энтропия идеального газа при обратимых и необратимых  процессах.

Обратимые и не обратимые процессы.  Энтропия. Второй закон термодинамики.

Второе начало термодинамики является фундаментальным законом природы. Оно охватывает самый широкий круг природных явлений и указывает направление, в котором самопроизвольно протекают термодинамические процессы.

Второе начало термодинамики, как и первое, имеет несколько формулировок.

Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученной от нагревателя, полностью в работу.

Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.

Эти формулировки показывают, что тепловые процессы являются необратимыми. Мерой необратимости процесса, мерой хаотичности является энтропия.

К определению энтропии S можно прийти на основе анализа работы тепловых машин. Если система получает тепло (Q>0) или отдает тепло (Q<0), то состояние ее меняется. Тогда, при изменении состояния системы, можно найти не саму энтропию, а только ее изменение, т. е. ∆S=∆Q/T

Для тепловой машины изменение энтропии нагревателя и холодильника равны: ∆S1=Q1/T1 и ∆S2=Q2/T2

 

Формула ∆S=∆Q/T справедлива для изотермического процесса и представляет собой термодинамическое определение энтропии. Энтропией называется термодинамическая величина, изменение которой в системе пропорционально ее тепловой энергии, деленной на абсолютную температуру. Для любого процесса можно найти бесконечно малое изменение энтропии, т. е. ее дифференциал dSQ/T, где δQ- элементарная теплота

В интегральной форме для любого процесса изменение энтропии равно

Найдем изменение энтропии за один цикл для тепловой машины. Из неравенства следует, что ∆S2≥∆S1. Полное изменение энтропии за цикл больше или равно нулю ∆S=∆S2-∆S1≥0 Знак равенства ΔS = 0 относится к обратимым процессам, которые являются бесконечно медленными процессами.

Знак неравенства ΔS > 0 относится к необратимым процессам. В реальных системах все процессы необратимы. Например, расширение газа, выравнивание температуры.

Таким образом, второе начало термодинамики формулируется и как закон возрастания энтропии. Во всех необратимых процессах в замкнутой системе энтропия всегда возрастает. Возрастание энтропии сопровождается выравниванием температуры или плотности газа. Это можно связать с порядком и беспорядком. Под порядком будем понимать сосредоточение частиц или энергии в определенном месте пространства, а под беспорядком (хаосом) - равномерное распределение их во всем объеме. Тогда возрастание энтропии при совершающихся без внешних воздействий необратимых процессах отражает природное стремление систем переходить от состояния более упорядоченного в состояние менее упорядоченное. Этот процесс сопровождается рассеянием (или диссипацией) энергии. Второе начало термодинамики определяет направленность тепловых процессов в изолированных системах, они всегда протекают в сторону роста энтропии, в сторону увеличения беспорядка. Возникновение упорядоченных структур возможно только в незамкнутых, т. е. в открытых системах. Открытой системой называется система, которая обменивается энергией и веществом с окружающей средой. В открытых системах энтропия может как возрастать, так и убывать в зависимости от знака Q/T.

В открытых системах, находящихся в неравновесном состоянии, при определенных условиях из хаоса может возникать порядок. Процесс возникновения из хаоса упорядоченных структур называется самоорганизацией. Процессы самоорганизации являются общими для живой и неживой природы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31612. СЕРЦЕВА НЕДОСТАТНІСТЬ 131.5 KB
  При цьому стан кровообігу визначається: а діяльністю серця б тонусом судин і в станом крові її загальною і циркулюючою масою а також реологічними властивостями. Порушення функції серця судинного тонусу чи зміни в системі крові можуть призвести до недостатності кровообігу. Усього на сьогоднішній день відомо більш 50 факторів ризику істотна роль яких у виникненні хвороб серця і судин чітко встановлена. Недостатність серця патологічний стан обумовлений нездатністю серця забезпечити кровопостачання органів і тканин відповідно до їх...
31613. СПАДКОВІСТЬ І ПАТОЛОГІЯ 85.5 KB
  Першу групу складають власне спадкові хвороби у яких етіологічну роль відіграє зміна спадкових структур роль середовища полягає лише в модифікації проявів захворювання. У цю групу входять: генні і хромосомні хвороби. □ Друга група екогенетична спадкові хвороби обумовлені патологічною мутацією однак для їх прояву необхідний специфічний вплив середовища. Основним етіологічним фактором у їх виникненні є несприятливий вплив середовища але реалізація дії фактора залежить від індивідуальної генетично детермінованої схильності організму у...
31614. УШКОДЖЕННЯ КЛІТИНИ 80 KB
  2 У залежності від ступеня порушень внутрішньоклітинного гомеостазу розрізняють: а зворотні зникають після припинення дії ушкоджуючого фактора б незворотні ведуть до загибелі клітини. 3 В залежності від періоду життєвого циклу клітини: а мітотичне і б інтерфазне. Насильницьке виникає у разі дії на здорову клітину фізичних хімічних і біологічних факторів інтенсивність яких перевищує порогові подразнення до яких клітина адаптувалася Цитопатичне виникає внаслідок первинного порушення захиснопристосувальних...
31615. АНЕМІЇ 83.5 KB
  Механічний гемоліз виникає внаслідок механічного руйнування еритроцитів при роздавлюванні еритроцитів у судинах стопи маршовий гемоліз. Окисний гемоліз розвивається унаслідок вільнорадикального окислювання ліпідів і білків плазматичної мембрани еритроцитів коли збільшується проникність еритроцитарної мембрани що надалі веде до реалізації осмотичного механізму гемолізу. Детергентний гемоліз зв’язаний з розчиненням ліпідних компонентів мембрани еритроцитів речовинамидетергентами.
31616. АРИТМІЇ СЕРЦЯ а головною причиною раптової смерті при серцевій патології у 93 є. 68 KB
  1 Номотопні аритмії при яких генерація імпульсів як і в нормі відбувається пейсмейкерними клітинами pce nd mker Рклітинами в синуснопередсердному вузлі. За цих умов генерація імпульсів відбувається не в синуснопередсердному вузлі а в інших структурах провідної системи що є водіями ритму II і III порядку. При цьому можуть розвиватися наступні види патологічних ритмів серця: а передсердний повільний ритм водій ритму знаходиться в структурах лівого передсердя частота серцевих скорочень менше 70 у 1 хв; б атріовентрикулярний...
31617. ГАРЯЧКА 74.5 KB
  Температура тіла безумовно не може служити в цьому розумінні універсальним критерієм однак не залежне від зовнішньої температури “саморозігрівання†організму супроводжує багато різноманітних за походженням хвороб маючи при цьому у своїй основі єдиний патофізіологічний механізм. Гарячка проявляється тимчасовим підвищенням температури тіла не залежно від температури зовнішнього середовища і звичайно супроводжується рядом характерних змін обміну речовин і фізіологічних функцій. 2 Нейрони “заданого рівня температури†група...
31618. ГІПОКСІЯ 82 KB
  І Екзогенний тип гіпоксії гіпоксична гіпоксія виникає внаслідок зменшення парціального тиску кисню у повітрі. При підйомі в гори з врахуванням ознак гіпоксії що розвивається виділяють наступні зони: I. Висотна хвороба гостра чи блискавична форма гіпоксичної гіпоксії яка виникає під час висотних польотів у літальних апаратах з кабінами відкритого типу чи при порушенні герметичності кабін закритого типу. Патогенетичною основою екзогенного типу гіпоксії у всіх випадках є артеріальна гіпоксемія тобто зменшення тиску кисню в...
31619. ЕКСТРЕМАЛЬНІ СТАНИ 132.5 KB
  Велика кількість крові скопичується в розширених венозних і артеріальних судинах черевної порожнини легень підшкірної клітковини що значно зменшує ОЦК і АТ і отже приплив крові до серця. Обумовлене цим зниження серцевого викиду крові приводить до ще більшого зменшення ОЦК і АТ що ускладнює стан пацієнта. У результаті зазначених змін розвивається комплекс закономірних стереотипних взаємозалежних змін в організмі до яких відносять тріаду характерних порушень: 1 Розлади і недостатність функцій органів і фізіологічних систем:...
31620. ЗАПАЛЕННЯ. Фагоцитоз 78 KB
  Потім в ділянку запалення виходять мононуклеарні фагоцити моноцити які фагоцитують не тільки мікроорганізми а і зруйновані клітини. Головне завдання лейкоцитів в зоні запалення – фагоцитоз мікроорганізмів і продуктів розпаду пошкоджених клітин. □ Рецептороопосередковані механізми обумовлюються існуванням на поверхні фагоцитів спеціальних рецепторів для молекул які входять до складу мікробної стінки наприклад для вуглеводню зімозану або для молекул які з‘являються на поверхні власних нежиттєздатних клітин зони запалення.