Энтропия идеального газа

Энтропия обозначается буквой S, .

Основное уравнение для определения изменения энтропии

(3)

Энтропия характеризует наличие теплообмена между рабочим телом и окружающей средой. Если она изменяется, то есть теплообмен между рабочим телом и окружающей средой.

В расчетах используют не абсолютное значение энтропии, а изменение энтропии:

∆s = s ₂ – s ₁ . (4)

Для газов считают S=0 при нормальных условиях (р=101325 Па, Т=273К или р=760мм.рт.ст. и t = 0⁰С).

Энтропия определяется любой парой ТД параметров состояния:

s = s ₁ (p, v), s = s ₂ (p, T), s = s ₃ (v, T)

По характеру изменения энтропии в равновесном процессе можно судить о том, в каком направлении происходит теплообмен.

Если тело нагревается (∆ q > 0), то его энтропия возрастает (d s > 0).

Если тело охлаждается (∆ q < 0), то его энтропия убывает (d s < 0).

Если тепло не подводитсяк телу (∆ q = 0), то его энтропия постоянна (d s = 0).

Принцип существования энтропии формулируется как математическое выражение энтропии термодинамических систем в условиях обратимого течения процессов:

.

Принцип возрастания энтропии сводится к утверждению, что энтропия изолированных систем неизменно возрастает при всяком изменении их состояния и остается постоянной лишь при обратимом течении процессов:

.

Оба вывода о существовании и возрастании энтропии получаются на основе какого-либо постулата, отражающего необратимость реальных процессов в природе. Наиболее часто в доказательстве объединенного принципа существования и возрастания энтропии используют постулаты Р.Клаузиуса, В.Томпсона-Кельвина, М. Планка.

В действительности принципы существования и возрастания энтропии ничего общего не имеют. Физическое содержание: принцип существования энтропии характеризует термодинамические свойства систем, а принцип возрастания энтропии – наиболее вероятное течение реальных процессов. Математическое выражение принципа существования энтропии – равенство, а принципа возрастания – неравенство. Области применения: принцип существования энтропии и вытекающие из него следствия используют для изучения физических свойств веществ, а принцип возрастания энтропии – для суждения о наиболее вероятном течении физических явлений. Философское значение этих принципов также различно.

В связи с этим принципы существования и возрастания энтропии рассматриваются раздельно и математические выражения их для любых тел получаются на базе различных постулатов.

Вывод о существовании абсолютной температуры T и энтропии s как термодинамических функций состояния любых тел и систем составляет основное содержание второго закона термодинамики и распространяется на любые процессы – обратимые и необратимые.

Тепловая диаграмма (TS-диаграмма)

В инженерной практике используется графическая зависимость Т(s), которая позволяет в Т, s –координатах изображать количество подведенной к системе (или отведенной) теплоты в обратимом процессе в виде площади под кривой процесса, т.е.

, площадь 1-2- s ₂ – s ₁ (5)

В TS-диаграмме состояние тела изображается точкой «·», а всякий обратимый процесс – непрерывной линией.

Рисунок 1 – Тепловая диаграмма

Так как энтропия – есть функция состояния произвольной термодинамической системы, то каждое её состояние отображается точкой на плоскости Т, s.

Дата добавления: 2014-01-06