КАТЕГОРИЯ:


Вторият закон на термодинамиката. ентропия




Вторият закон на термодинамиката, като първите, е постулат, основана вековна опит на човечеството. Откриването на този закон за насърчаване на изучаването на топлинните двигатели. Френски учен С. Карно първи разкри, (1824), който и да е топлинен двигател, трябва да включва в допълнение към източника на топлина (радиатори) и работната среда (пара, идеален газ, и т.н.), извършване на термодинамичен цикъл, също хладилник като непременно повече температура по-ниска от температурата на нагревателя.

Ефикасността на η като топлинен двигател, работещ в съответствие с обратимо цикъл (цикъл на Карно), независимо от естеството на работния флуид, осъществяване на този цикъл, и се определя само от температури нагревател Т1 и Т2 на хладилника:

, (3.1)

1, където Q - количество топлина, когато работният флуид съобщава на температура Т 1 на нагревателя; Q 2 - количеството топлина, даден на работния флуид при температура Т2 на хладилника.

Вторият закон на термодинамиката е обобщение на произволна оттегляне на Карно термодинамични процеси, протичащи в природата. Има няколко форми на този закон.

Клаузиус (1850) формулира втория закон на термодинамиката като: не може процесът, чрез който топлината се предава към спонтанно от студените органи на органи, по-горещи.

Уилям Томсън (лорд Келвин) (1851) препоръчва следната формулировка: не е възможно да се изгради една партида машина, всички дейности, които ще бъдат намалени до изпълнение на механична работа и съответно охлаждане на резервоара.

Постулат Thomson и може да се формулира по следния начин: вечен двигател от втори вид е невъзможно. А вечен двигател от втори вид се нарича устройство, което не е компенсация ще бъде напълно преобразен периодично загрява всеки орган работа (V.Ostvald). Под компенсирани разбере промени в работното състояние на организма или от топлината на работния флуид към други органи и промяната на термодинамична състоянието на тези органи с кръгъл процес на преобразуване на топлината в работа.

Вторият закон на термодинамиката гласи, че никой компенсация в кръгова процес на всеки джаул на топлина не може да се превръща в работа. Работата се трансформира в топлина напълно без никаква компенсация. Последното се дължи, както беше споменато по-рано, един процес на спонтанна разсейване (амортизация) на енергия.

Вторият закон на термодинамиката въвежда функцията на състоянието на системата, която количествено процеса на разсейване на енергията. В този смисъл, предвид формулировката на втория закон на термодинамиката, са същите, защото те предполагат съществуването на система от държавни функции - ентропия.


В момента, на втория закон на термодинамиката е формулиран по следния начин: има добавка функция на състоянието на системата S - ентропия, което следва е свързана с топлина да влиза в системата, а температурата на системата:



за обратими процеси; (3.2)

за необратими процеси. (3.3)

По този начин, когато обратими адиабатни процеси в една изолирана система, нейната ентропия не се променят (DS = 0) и увеличава (ДП> 0) в необратими процеси.

За разлика от вътрешната енергия на стойността на ентропията на изолирана система зависи от естеството на процеси, протичащи в него: време на релаксация на ентропията на изолирана система трябва да се увеличи, Guy постигане максимална стойност при равновесие.

Като цяло, втория закон на термодинамиката за изолирана система е написано, както следва:

, (3.4)

Ентропията на една изолирана система се увеличава, или ако тя се случи спонтанно необратим, или остава постоянна. Ето защо, на втория закон на термодинамиката се определя като право на nondecreasing ентропия в изолирани системи.

По този начин, на втория закон на термодинамиката дава критерий за спонтанен процес в изолирана система. Спонтанно в такава система може да протече само процеси, придружени от увеличаване на ентропията. Спонтанните процеси са приключили със създаването на равновесие в системата. След това, в състояние на равновесие ентропията на една изолирана система е максимална. В съответствие с този критерий на баланс в изолирана система ще

, , (3.5)

Ако в процеса на участие неизолирани система за оценка на необратим (спонтанно) процес е необходимо да се знае изменение в ентропията DS 1 система и промяна на заобикалящата среда ентропията DS 2. Ако приемем, че системата и околната среда (често наричан "вселената") образуват една изолирана система, състоянието на необратимост на процеса ще

,

което означава, че процесът е необратимо, ако общата промяна в ентропията на системата и околната среда ще бъде по-голяма от нула.

Околна среда - огромен резервоар; обем ее и температурата не се променят чрез топлообмен със системата. Поради това е възможно да се равнява на околната среда DQ Du не = важно, обратимо или необратимо топлина на прехода, така както е DQ мод, и DQ Du необработен точно равна на околната среда. По този начин, промяната на ентропията на околната среда е винаги един и същ:

,