Закон возрастания энтропии

Применим последнее неравенство к изолированной системе, которая никак не взаимодействует с окружающей средой. Поскольку для такой системы δ Q = 0, то получаем

Для любого процесса в изолированной системе энтропия конечного состояния не может быть меньше энтропии начального состояния. Это – закон возрастания энтропии.

Если процесс обратим, то при достижении максимального значения в состоянии равновесия энтропия системы не меняется .

Закон возрастания энтропии справедлив только для изолированных систем. С помощью внешней системы можно уменьшить энтропию тела. Однако суммарная энтропия тела и внешней системы уменьшиться не может.

Если изолированная система находится в состоянии с максимальной энтропией, соответствующей её энергии, то в ней не могут происходить никакие процессы, поскольку любой процесс привел бы к уменьшению энтропии.

Таким образом, состояние с максимальной энтропией является наиболее устойчивым состоянием изолированной системы.

Самопроизвольные процессы в изолированных системах идут в направлении роста энтропии. Примеры.

1. Рассмотрим теплообмен между двумя частями системы A ₁ и A ₂, имеющими температуры T ₁ и T ₂. Пусть T ₁< T ₂. Теплота передается от горячего тела к холодному. Поэтому тело A ₂ передаст телу A ₁ некоторое количество теплоты Q, т.е.

Δ Q ₁ = Q, Δ Q ₂ = – Q.

При этом энтропия тела A ₁ изменится на величину Δ Q ₁/ T ₁, а энтропия тела A ₂ – на величину Δ Q ₂/ T ₂. Общее изменение энтропии системы

Поскольку T ₁< T ₂, то Δ S >0.

2. Рассмотрим теперь выделение теплоты при трении. Энтропия тела, которое нагревается при трении, возрастает. Это увеличение энтропии не компенсируется уменьшением энтропии других частей системы, так как теплота получена из работы.

Дата добавления: 2015-05-09