Энтропия

Обратимые и необратимые процессы.

Опр.3.4.11. Обратимым термодинамическим процессом называется термодинамический процесс, допускающий возможность возвращения системы в первоначальное состояние без того, чтобы в окружающей среде остались какие-либо изменения.

Необходимым и достаточным условием обратимости термодинамического процесса является его равновесность.

Опр.3.4.12. Необратимым термодинамическим процессом называется термодинамический процесс, не допускающий возможности возвращения системы в первоначальное состояние без того, чтобы в окружающей среде остались какие-либо изменения.

Все реальные процессы протекают с конечной скоростью. Они сопровождаются трением, диффузией и теплообменом при конечной разности между температурами системы и внешней среды. Следовательно, все они неравновесны и необратимы.

Всякий необратимый процесс в одном направлений (прямом) протекает самопроизвольно, а для осуществления его в обратном направлении так, чтобы система вернулась в первоначальное состояние, требуется компенсирующий процесс во внешних телах, в результате которого состояния этих тел.оказываются отличными от первоначальных. Например, процесс выравнивания температур двух соприкасающихся различно нагретых тел идет самопроизвольно, т. е. не связан с необходимостью одновременного существования каких-либо процессов в других (внешних), телах. Однако для осуществления обратного процесса увеличения разности температур тел до первоначальной нужны компенсирующие процессы во внешних телах, обусловливающие, например, работу холодильной машины

Опр.3.4.13. Энтропией называется функция S состояния системы, дифференциал которой в элементарном обратимом процессе равен отношению бесконечно малого количества тепла, сообщенного системе, к абсолютной температуре последней: . (3.4.37.)

Энтропия сложной системы равна сумме энтропии всех ее однородных частей.

Изменение энтропии выражается формулой , (3.4.38.)

где символы А и В показывают пределы интегрирования, соответствующие начальному и конечному состояниям системы.

По знаку изменения энтропии системы в обратимом процессе можно судить о направлении теплообмена. Для всех обычных термодинамических систем внутренняя энергия U неограниченно возрастает при Т  , поэтому абсолютная температура в равновесных состояниях может быть только положительной, так что при нагревании системы dS>0, а при охлаждении dS<0.

Опр.3.4.14. Изоэнтропийным процессом называется термодинамический процесс, в котором энтропия системы не изменяется. Например, в обратимом адиабатическом процессе Q = 0 и S = const.

Энтропия тела может быть определена только с точностью до постоянного слагаемого (константы интегрирования).

Формула Больцмана , (3.4.39.)

где постоянная Больцмана, термическая вероятность состояния системы.

Дата добавления: 2014-01-07