Энтропия. Количество тепла , которое должно быть доставлено системе или отнято у неё при переходе от одного состояния в другое

Количество тепла , которое должно быть доставлено системе или отнято у неё при переходе от одного состояния в другое, не определяется однозначно начальным и конечным состояниями, но существенно зависит от способа осуществления этого перехода (не является функцией состояния системы).

Однако, приведенное количество теплоты - отношение теплоты к температуре системы при бесконечно малых изменениях состояния системы - есть функция состояния системы. В любом обратимом круговом процессе: .

Следовательно, подынтегральное выражение есть полный дифференциал некоторой функции, которая определяется только начальным и конечным состояниями системы и не зависит от пути, каким система пришла в это состояние.

Энтропией называется функция состояния системы, дифференциалом которой является :

. (66)

Таким образом, первое начало термодинамики можно записать в виде , откуда .

Функция является функцией состояния системы и называется энергией Гельмгольца или свободной энергией.

Изменение энтропии

В замкнутой системе для обратимых процессов ; для необратимых циклов .

Неравенство Клаузиуса: энтропия замкнутой системы может либо возрастать (в случае необратимых процессов) либо оставаться постоянной (в случае обратимых процессов):

. (67)

Поскольку и имеют один и тот же знак, то по характеру изменения энтропии можно судить о направлении процесса теплообмена. При нагревании тела и его энтропия возрастает , при охлаждении и энтропия тела убывает .

Изоэнтропийным называется процесс, протекающий при постоянной энтропии ().

В обратимом адиабатическом процессе , так что и , поэтому адиабатический процесс является изоэнтропийным.

Рассмотрим для примера идеальный газ, совершающий равновесный переход из состояния 1 в состояние 2. Изменение его энтропии

.

Используя ; ; и :

, и окончательно,

.

Изменение энтропии в процессах идеального газа

Изохорный ()	Изобарический ()	Изотермический ()	Адиабатический ()

Дата добавления: 2014-01-04