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

31 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

53162. Голодомор в Україні 1932 – 1933 року 52 KB
  Мета: поглибити і систематизувати знання учнів про одну з найстрашніших сторінок історії України голодомор 1932-1933 років на матеріалі історичних джерел художніх творів; формувати вміння самостійно та критично оцінювати історичні процеси вдумливо сприймати прочитане; сприяти виробленню в школярів обєктивної оцінки; пробудити історичну пам'ятьрозвивати логічне та аналітичне мислення уміння користуватися додатковою літературою. Обладнання: ікона Спасителявидання творів українських письменників про голодомор фоторепродукції...
53163. Різноманітність голонасінних, значення їх в природі і житті людини 207.5 KB
  Мета уроку: сформувати знання учнів про різноманітність голонасінних рослин, їх практичне значення і значення у природі, показати взаємозв’язок природи і людини, їхній вплив одне на одного; продовжити екологічне...
53164. Голонасінні 67 KB
  Голонасінні Тема уроку: Роль голонасінних у природі та житті людини Мета уроку: розглянути значення голонасінних у природі та житті людини ознайомити з використанням голонасінних у господарській діяльності людини навчитись правильно застосовувати знання про використання голонасінних виховувати бережливе ставлення до голонасінних. Обладнання та матеріали: таблиці малюнки фотографії що ілюструють різноманітність голонасінних і їх значення в природі та житті людини; камінці бурштину невеличкі картинки викладені бурштином конвалюти...
53165. Виховний захід «Здоров'я –всьому голова» 113 KB
  Мета: формувати уявлення про корисні і шкідливі звички, їхній вплив на здоров'я дитини; поглибити поняття про те, що для людини головне-це здоров'я. Розвивати вміння берегти і зміцнювати здоров'я, прищеплювати навички здорового способу життя. Виховувати життєву потребу бути завжди здоровим і гарним.
53167. Дніпропетровщина в долі Олеся Гончара 39.5 KB
  Б: Так третій рік пауза Вона теж училась зі мною на фізматі. А вона Вона пауза Нічого не знала. Звичайно вона може зустріти красивішого за мене розумнішого і ще мало чого Але я глибоко переконаний що пауза серця пауза саме такого серця пауза не зустріне. А Шура любила саме таке як моє пауза по збільшенню вгору Тисячами різних граней світиться кожне людське серце.
53168. Олесь Гончар – сумління України… 84.5 KB
  Олесь знав свою маму лише з фотографій. Перед війною Олесь Гончар писав оповідання вони публікувалися. Коли весна смичком струмка заграє Тоді ми з днем народження вітаєм Славетного Олеся Гончара Олесь Гончар сумління України Любов пречиста.
53169. Виховна година з використанням методики ТРВЗ. Гордість 28 KB
  Гордість Мета. Уточнити уявлення людей про гордість.Ломаковича Добротолюбие избранное для мирян прислів'я про гордість портрет В. А що таке гордість горда людина До якої складової частини людського я можна віднести дане поняття VI.