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

30 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

65281. Оптимізація азотного живлення інтенсивних насаджень груші на вегетативних підщепах в зрошуваних умовах півдня України 326 KB
  Мета оптимізація азотного живлення інтенсивних насаджень груші при зрошенні за рахунок покращення поживного режиму чорнозему південного шляхом установлення оптимальних доз строків та способів внесення азотних добрив для ефективнішого використання азоту рослинами підвищення врожаю...
65282. Удосконалення електрогідравлічних установок з ємнісними накопичувачами енергії для забезпечення їх багатофункціональності 200.5 KB
  Метою досліджень є створення енергетичних установок і комплексів для здійснення електрогідравлічних процесів, що забезпечують ефективну та високопродуктивну роботу в різних галузях промисловості.
65283. Наукові основи об’єктивного цифрового визначення та стабілізації параметрів технологічних процесів рулонних друкарських машин 413.5 KB
  Науково-технічні розробки останнього десятиліття розширили теоретичні і прикладні аспекти способів друкування книжково-журнальної, рекламної та етикетко-пакувальної продукції. Але, не дивлячись на прогрес у проектуванні...
65285. НАУКОВІ ОСНОВИ ЕКОЛОГІЧНО ОЩАДНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ ВНЕСЕННЯ РІДКИХ ДОБРИВ ТА ХІМЗАХИСТУ РОСЛИН 1.5 MB
  Стосовно ґрунтових препаратів таким методом є стрічкове внутрішньоґрунтове внесення. Таким чином розробка екологічно ощадних технологій і технічних засобів для внесення рідких добрив та хімзахисту рослин є актуальною науковоприкладною проблемою...
65286. Підвищення продуктивності роботи тягодуттьового обладнання котельних установок на основі нових критеріїв проектування 164 KB
  Відповідно до поставленої мети сформульовані наступні задачі: проаналізувати існуючі способи підвищення продуктивності роботи тягодуттьових машин і аеродинамічних систем; провести дослідження впливу неактивних зон у типових елементах...
65287. ФОРМУВАННЯ МОДИФІКОВАНИХ ШАРІВ З УЛЬТРАДИСПЕРСНОЮ ЛИТОЮ СТРУКТУРОЮ В ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ СТАЛЯХ ПОВЕРХНЕВОЮ ПЛАЗМОВОЮ ОБРОБКОЮ 1.26 MB
  Проте останнім часом все більша увага дослідників приділяється розробці нових технологій поверхневої модифікації з отриманням шарів з ультратонкою литою структурою при оплавленні сталей і сплавів ВКДН.
65288. Експериментальне дослідження просторово-часових характеристик завад від морської поверхні й неоднорідностей тропосфери для оптимізації пристроїв обробки сигналів радіотехнічних систем 982 KB
  Проблема забезпечення безпечного судноводіння в умовах обмеженої видимості й у складних метеоумовах належить до однієї з найбільш затребуваних завдань сучасної навігації. При цьому використанню радіолокаційних засобів немає альтернатив, тому що виявлення...
65289. Швидкий пошук різноформатних даних в граничних режимах систем управління 845 KB
  Сучасний розвиток промисловості характеризується зростанням вимог до інформаційного забезпечення інтеґрованого організаційно-адміністративного управління на верхньому рівні ієрархії та жорсткими вимогами...