Свойства энтропии

1. Энтропия — функция состояния.

· Если процесс проводят вдоль адиабаты, то энтропия системы не меняется. Значит адиабаты — это одновременно и изоэнтропы.

· Каждой более “высоко” расположенной адиабате (изоэнтропе) отвечает большее значение энтропии.

В этом легко убедиться, проведя изотермический процесс между точками 1 и 2, лежащими на разных адиабатах (рис.). В этом процессе Т = const, поэтому

Для идеального газа Q равно работе А, совершаемой системой, так как А > 0, то .

Таким образом, зная, как выглядит система адиабат, можно легко ответить на вопрос о приращении энтропии при проведении любого процесса между интересующими нас равновесными состояниями 1 и 2.

2.

p

Энтропия — величина аддитивная: энтропия макросистемы равна сумме энтропий ее отдельных частей. энтропия изолированной системы в любом обрати­мом процессе не изменяется.

При передаче теплоты dQ от тела 1 к телу 2 в обратимом процессе температуры обоих тел одинаковы. Поэтому изменение dS₂ энтропии тела 2, получающего теплоту dQ, равно и противоположно по знаку изменению dS₁ энтропии тела 1, отдающего теплоту dQ:

3. Одно из важнейших свойств энтропии заключается в том, что энтропия замкнутой (т.е. теплоизолированной) макросистемы не уменьшается — она либо возрастает, либо остается постоянной ( так ведет себя энтропия только замкнутых систем. Если система не замкнута, то её энтропия может как увеличиваться так и уменьшаться).

Принцип возрастания энтропии замкнутых систем представляет собой еще одну формулировку второго начала термодинамики.

Величина возрастания энтропии в замкнутой макросистеме может служить мерой необратимости процессов, протекающих в системе. В предельном случае, когда процессы имеют обратимый характер, энтропия замкнутой макросистемы не меняется.

4. Теорема Нернста. При приближении температуры к абсолютному нулю энтропия макросистемы стремится к нулю

Эта теорема позволяет вычислить абсолютное значение энтропии:

При теплоемкость всех макросистем должна тоже стремиться к нулю, иначе интеграл не будет сходиться.

Энтропия всегда вычисляется с точностью до произвольной аддитивной постоянной.

В последнем выражении она принята равной нулю.

Теорема Нернста не может бать выведена из первых двух начал термодинамики, поэтому называется третьим началом термодинамики.

4.5. Примеры вычисления энтропии

1. Основное уравнение термодинамики. Оно представляет собой объединение энтропии с первым началом.

Подставив в выражение для первого начала ,

получим для обратимых процессов:

. (3)

Это уравнение имеет многочисленные применения.

Дата добавления: 2014-01-11