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

25 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

34824. Мировоззренческое и методологическое значение понятия материя для медика 44.5 KB
  В соответствии с этим можно выделить различные формы материализма и идеализма. Так с точки зрения исторического развития материализма можно отметить следующие его основные формы. Материализм Древнего Востока и Древней Греции это первоначальная форма материализма в рамках которой предметы и окружающий мир рассматриваются сами по себе независимо от сознания как состоящие из материальных образований и элементов Фалес. Существуют и такие разновидности материализма как например последовательный материализм в рамках которого принцип...
34825. Постановка проблемы сознания в философии. Отражение как атрибут материи. Развитие форм отражения как предпосылка возникновения сознания. Сознание как высшая форма отражения 40.5 KB
  Развитие форм отражения как предпосылка возникновения сознания. Сознание как высшая форма отражения. Логично предположить что вся материя обладает свойством по существу родственным с ощущением свойством отражения. присущее всей материи свойство отражения.
34826. Сущность сознания. Проблема идеального. Критика альтернативных концепций сознания 38 KB
  Критика альтернативных концепций сознания. Таким образом речь как и орудия труда это важнейший фактор формирования сознания человека и его мира. Еще раз отметим что идеальное главнейший признак сознания обусловленный социальной природой человека.
34827. Сознание как субъективный образ объективного мира. Творческая природа сознания. Сознание и самосознание. Рефлексия и интенсивность. Проблема формирования человеческой психики у слепоглухих детей 40 KB
  Творческая природа сознания. Способность к целеполаганию специфически человеческая способность составляющая кардинальную характеристику сознания. В структуре сознания наиболее отчетливо выделяются прежде всего такие моменты как осознание вещей а также переживание т. Развитие сознания предполагает прежде всего обогащение его новыми знаниями об окружающем мире и самом человеке.
34828. Структура сознания. Разум, чувства и воля. Соотношение сознательного и бессознательного. З. Фрейд и К. Юнг. Интуиция, интуиция врача 48.5 KB
  В структуре сознания наиболее отчетливо выделяются прежде всего такие моменты как осознание вещей а также переживание т. Развитие сознания предполагает прежде всего обогащение его новыми знаниями об окружающем мире и самом человеке. рациональный уровни сознания.
34829. Отбор альтернативных проектов по критерию ЧДД и по показателю внутренней нормы доходности капитальных вложений 36 KB
  Какой проект лучше Для того чтобы выбрать лучший проект нужно для каждого проекта построить графики функций NPV i. Обычно эти графики выглядят следующим образом: NPV Если i iкр то лучше проект Б поскольку у него NPV больше. В диапазоне i =0iкр два показателя вступают NPV и r вступают в противоречия: NPVБ NPVА – лучше Б и rБ rА – лучше А. В диапазоне i iкр: NPVБ NPVА – лучше А и rБ rА – лучше А.
34830. Номинальная, периодическая и эффективная (эквивалентная) процентная ставка 28.5 KB
  Периодическая процентная ставка iпер = iном m где m – количество периодов в году внутри которых доход начисляется по процентной ставке iпер. iном = iперm Эффективная эквивалентная процентная ставка iэф – доходы начисленные по этой процентной ставке в конце года равны доходам начисленным m раз в течение года по процентной ставке iпер т.: 1 iэф=1 iперm 1 iэф=1 iном mm Если количество лет n то 1 iэфn=1 iном mnm Чем чаще в течение года начисляются проценты по фиксированной периодической процентной ставке тем доходы...
34831. Реальная и номинальная ставка процента. Учет инфляции при расчете ЧДД 36 KB
  Учет инфляции при расчете ЧДД β – годовая прогнозируемая инфляция доли единицы i – реальная годовая процентная ставка. Без учета инфляции. С учетом инфляции. NPV = NCF0∑Tt=1 NCFt⃰ 1 iномt ≥0 2 NCFt – прогноз чистых денежных потоков в постоянных ценах без учета инфляции; NCFt⃰ – прогноз чистых денежных потоков в постоянных ценах с учетом инфляции.
34832. Приведение инвестиционных проектов в сопоставимый вид по продолжительности жизненного цикла 55 KB
  Только после этого сравнивают показатели NPV. А: Т= 10 лет NPV Б:Т=20 лет NPVБ 10 лет NPV 2NPV 20 лет NPVБ NPVБ В данном случае нужно сравнить удвоенный ЧДД проекта А с ЧДД проекта Б. Если А: Т= 2 года NPV Б:Т=3 года NPVБ Т о эти 2 проекта можно сравнивать только на продолжительности 6 лет. А: 2 года 2года 2 года Б: 3 года 3 года 3 NPV 2 NPVБ 6 лет В проект А следует реинвестировать денежные средства дважды в проект Б – один раз.