Repetitor.Biniko.com
   Образовательный портал


Бесплатный каталог репетиторов
Новости   Профессии   Блоги
Вопросы и ответы   Форум
On-line тестирование






 
Главная
Поиск
Новости
Статьи
Профессии
ЕГЭ - Россия
ВНТ - Украина
ЕНТ - Казахстан
ЦТ - Беларусь
Блоги
Репетиторы
Вопросы и ответы
On-line тестирование
Форум

 




Регистрация:

  Учителя
  Учащиеся
Логин:    Пароль:   


Блоги

Категория: Физика

41. Закон возрастания энтропии

41. Закон возрастания энтропии



1. Допустим, что система переходит из равновесного состояния 1 в равновесное состояние 2 (рис. 37), но процесс перехода является необратимым — на рисунке он изображен пунктирной линией /. Вернем систему из состояния 2 в исходное состояние 1 квазнстати-чегки по какому-либо пути //. На основании неравенства Клаузиуса можно написать





/ ii

Так как процесс // — квазистатнческий, то







Поэтому неравенство Клаузиуса принимает вид

Ss-Sl5s [ (41.1)

j i

l->2

Здесь под Т следует понимать температуру окружающей среды, при которой она отдает системе тепло 6Q.

Если система адиабатически изолирована, то 8Q = 0, и интеграл в (41.1) обращается в нуль. Тогда

(41.2)



Таким образом, энтропия адиабатически изолированной системы не может убывать; она либо возрастает, либо остается постоянной.

Это — закон возрастания энтропии. Если S2 > Sl3 то переход адиабатически изолированной системы из состояния 2 в состояние 1 невозможен, так как он сопровождался бы убыванием энтропии. Наоборот, адиабатический переход системы из состояния с меньшей энтропией 1 в состояние с большей энтропией 2 не противоречит постулату второго начала термодинамики и в этом смысле является возможным. Второе начало, таким образом, позволяет судить о направлении процессов, которые могут происходить в природе.

2. В качестве иллюстрации рассмотрим следующий пример. Пусть один моль идеального газа заключен в цилиндр с твердыми адиабатическими стенками (рис. 38). Цилиндр разделен на две части твердой перегородкой АВ. Сначала газ занимает одну из этих частей с объемом " Vi."Во второй части — вакуум. Затем перегородка убирается или в ней делается отверстие. Газ начинает перетекать во вторую часть цилиндра, пока не выравняются давления и температуры в обеих частях. Является ли описанный процесс обратимым? Для ответа иа этот вопрос вычислим изменение энтропии газа. В результате описанного процесса внутренняя энергия газа не меняется, так как он заключен в жесткую адиабатическую оболочку. Не меняется и температура газа, поскольку она однозначно определяется его внутренней энергией (закон Джоуля). Обозначим через Т общую температуру в начале и конце процесса, через V! — начальный, а через V2 — конечный объемы газа. Чтобы вычислить изменение--энтропии газа, .-надо-- перевеет еге из начального состояния в конечное квазистатически. Это можно сделать, приведя газ в тепловой контакт с нагревателем, имеющим температуру Т. Бесконечно медленно уменьшая давление на газ, можно его изотермически перевести в конечное состояние с объемом V%. При этом таз будет заимствовать тепло от нагревателя и.превра> щать его в эквивалентную работу,



$ 42]



ЭНТРОПИЯ НЕРАВНОВЕСНЫХ СОСТОЯНИЙ



133



Для изотермического процесса



8Q = PdV-=RT^f-,



г



R



V



Отсюда



Энтропия возросла. Поэтому адиабатическое расширение газа в пустоту — необратимый процесс.

Обратим внимание ка следующую тривиальную, но довольно распространенную ошибку. Говорят, что в рассмотренном примере теплота не подводится, т. е. dQ = 0, а потому также dS = 6Q/T = 0. Отсюда заключают, что S = const, т. е. энтропия в начальном и конечном состояниях одна и та же. Ошибка состоит в том, что равенством dS — 6Q-T в приведенном примере пользоваться нельзя. Оно относится только к квазиравновесньш процессам. Для неравновесных процессов это равенство не имеет места. По самому определению энтропии, даваемому интегралом (40.5), интеграл должен быть взят для произвольного, но обязательно квазистатического процесса, переводящего систему нз начального состояния в конечное.



Автор: Диков Александр Дата: 2010-05-17 01:00:51 Просмотров: 562


Комментарии отсутствуют


 

Добавить комментарий:


Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

 

    Репетиторы, математика, русский язык, физика, сдать ЕГЭ, ЕГЭ 2012, тестирование ЕГЭ, ответы по ЕГЭ, репетитор, карта сайта,


    Все права защищены и принадлежат авторам размещающих материалы на сайте. Данный сайт ни какой ответственности за размещенный материал не несет. Копирование материалов возможна только с указанием URL ссылки на исходный материал.