Содержание
- 2. ЭНТРОПИЯ. ВТОРОЕ И ТРЕТЬЕ НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ Приведенная теплота. Энтропия Изменение энтропии 3. Поведение энтропии в процессах
- 3. 1. Приведенная теплота. Энтропия Равные между собой отношения теплот к температурам, при которых они были получены
- 4. Отношение теплоты Q в изотермическом процессе к температуре, при которой происходила передача теплоты, называется приведенной теплотой
- 5. Суммируя приведенную теплоту на всех участках процесса, получим: Тогда в обратимом цикле Карно имеем:
- 6. Этот результат справедлив для любого обратимого процесса. Таким образом, для процесса, происходящего по замкнутому циклу Из
- 7. Это позволяет ввести новую функцию состояния S: Функция состояния, полный дифференциал которой равен , называется энтропией.
- 8. Понятие энтропии было впервые введено Рудольфом Клаузиусом в 1865 г. Для обратимых процессов изменение энтропии: -
- 9. Клаузиус Рудольф Юлиус Эмануэль (1822 – 1888) – немецкий физик-теоретик, один из создателей термодинамики и кинетической
- 10. В 1850 г. получил общие соотношения между теплотой и механической работой (первое начало термодинамики) и разработал
- 11. 2. Изменение энтропии в изопроцессах Энтропия системы является функцией ее состояния, определенная с точностью до произвольной
- 12. Таким образом, по этой формуле можно определить энтропию лишь с точностью до аддитивной постоянной, т.е. начало
- 13. Изменение энтропии ΔS1→2 идеального газа при переходе его из состояния 1 в состояние 2 не зависит
- 14. 3. Поведение энтропии в процессах изменения агрегатного состояния Существует три агрегатных состояния: твердое, жидкое и газообразное
- 15. 1. Переход вещества из твердого состояния (фазы) в жидкое называется плавлением, а обратный – кристаллизация. 2.
- 16. 4. Закон плавления: количество тепла ∂Q, которое необходимо для плавления вещества массой dm, пропорционально этой массе:
- 17. Этот закон справедлив и для кристаллизации, правда, с одним отличием: ∂Q в этом случае – тепло
- 18. Изменение энтропии в процессе этого фазового перехода можно найти просто, если считать процесс равновесным. Это вполне
- 19. Тогда можно использовать термодинамический смысл энтропии: с точки зрения термодинамики энтропия – это такая функция состояния
- 20. Так как температура системы в данном фазовом переходе не меняется и равна температуре плавления, то подынтегральное
- 21. Из этой формулы следует, что при плавлении энтропия возрастает, а при кристаллизации уменьшается. Физический смысл этого
- 22. Поэтому при равной температуре энтропия твердого тела меньше энтропии жидкости. Это означает, что твердое тело представляет
- 23. Фазовый переход «жидкость – газ» Этот переход обладает всеми свойствами перехода «твердое тело – жидкость». Существует
- 24. 2: при испарении система поглощает тепло, при конденсации – теряет. 3: процессы испарения и конденсации протекают
- 25. В процессе фазового перехода «жидкость – газ» температура остается постоянной и равной температуре кипения до тех
- 26. Коэффициент пропорции r в этом выражении, есть константа, зависящая от вещества системы, называемая удельной теплотой испарения.
- 27. Изменение энтропии в этом процессе можно найти просто, считая процесс равновесным. И опять это вполне допустимое
- 28. Из формулы следует, что при испарении энтропия возрастает, а при конденсации уменьшается.
- 29. Физический смысл этого результата состоит в различии фазовой области молекулы в жидкости и газе. Хотя в
- 30. занятой жидкостью, но не имеет возможности «оторваться от коллектива» остальных молекул: стоит ей оторваться от одной
- 31. Молекулы газа ведут себя иначе. У них гораздо больше свободы, среднее расстояние между ними таково, что
- 32. Поэтому при равных температурах фазовая область молекул газа значительно больше фазовой области молекул жидкости, и энтропия
- 33. 4. Изменения энтропии при обратимых и необратимых процессах Итак, энтропия – отношение полученной или отданной системой
- 34. Обратимый цикл Карно В тепловой машине, работающей по принципу Карно, имеются три тела: холодильник, нагреватель, рабочее
- 35. или Это неравенство Клаузиуса. При любом необратимом процессе в замкнутой системе энтропия возрастает (dS > 0).
- 36. Тогда для замкнутой системы – математическая запись второго начала термодинамики. Для произвольного процесса, где, знак равенства
- 37. 5. Второе начало термодинамики Термодинамика, это наука о тепловых процессах, о превращении тепловой энергии. Для описания
- 38. Исторически второе начало термодинамики возникло из анализа работы тепловых двигателей. Рассмотрим схему теплового двигателя. От термостата
- 40. Чтобы термический коэффициент полезного действия теплового двигателя был , должно быть выполнено условие , т.е. тепловой
- 41. 1. Невозможен процесс, единственным результатом которого является превращение всей теплоты, полученной от нагревателя в эквивалентную ей
- 42. Математической формулировкой второго начала является выражение Энтропия замкнутой системы при любых происходивших в ней процессах не
- 43. При обратимомном процессе При необратимом процессе, как доказал Клаузиус − изменение энтропии больше приведенной теплоты. Тогда
- 44. Первое и второе начала термодинамики в объединенной форме имеют вид:
- 45. 6. Свободная и связанная энергии Как следует из первого и второго начала термодинамики в объединенной форме
- 46. Обозначим, , где F – разность двух функций состояний, поэтому сама является также функцией состояния. Ее
- 47. следовательно свободная энергия есть та работа, которую могло бы совершить тело в обратимом изотермическом процессе или,
- 48. Связанная энергия – та часть внутренней энергии, которая не может быть превращена в работу – это
- 49. В термодинамике есть еще понятие – энергетическая потеря в изолированной системе
- 50. При любом необратимом процессе энтропия увеличивается до того, пока не прекратятся какие-либо процессы, т.е. пока не
- 51. Макросостояние – это состояние вещества, характеризуемое его термодинамическими параметрами. Состояние же системы, характеризуемое состоянием каждой входящей
- 52. Термодинамической вероятностью или статистическим весом макросостояния W − называется число микросостояний, осуществляющих данное макросостояние (или число
- 53. В состоянии равновесия в термодинамике и вероятность максимальна и энтропия максимальна. Из этого можно сделать вывод,
- 54. Энтропия – вероятностная статистическая величина. Утверждение о возрастании энтропии потеряло свою категоричность. Её увеличение вероятно, но
- 55. Российские физики Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков, так же опровергли эту теорию, и показали, что Р.
- 56. 7. Третье начало термодинамики Недостатки первого и второго начал термодинамики в том, что они не позволяют
- 57. Нернст Вальтер Фридрих Герман (1864 – 1941) – немецкий физик и физико- химик, один из основоположников
- 58. Согласно Нернсту, изменение энтропии ΔS стремится к нулю при любых обратимых изотермических процессах, совершаемых между двумя
- 59. Как первое и второе начала термодинамики, теорема Нернста может рассматриваться как результат обобщения опытных фактов, поэтому
- 60. Отсюда следует, что при T → 0 интеграл сходится на нижнем пределе, т.е. имеет конечное значение
- 61. При T = 0, внутренняя энергия и тепловая функция системы прекращают зависеть от температуры, кроме того,
- 62. Третье начало термодинамики иногда формулируют следующим образом: при абсолютном нуле температуры любые изменения термодинамической системы происходят
- 63. Принцип Нернста был развит Планком, предположившим, что при абсолютном нуле температуры энергия системы минимальна (но не
- 65. Скачать презентацию