ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Аналитическое выражение второго начала термодинамики из "Термодинамика " Физический смысл и свойства энтропии. Из второго начала термодинамики следует, что во всякой термодинамической системе существует срункция состояния системы — энтропия 8, обладающая следующими свойствами. [c.70] Энтропия 8 является однозначной функцией состояния системы. [c.70] Наряду с термодинамическими параметрами р, Т, V, 11, I энтропия 5 характеризует состояние системы и может приниматься в качестве одного из параметров состояния. [c.70] По определению дифференциал энтропии тела д8 представляет собой элементарную приведенную теплоту dQIT, полученную телом при обратимом процессе. Можно сказать также, что дифференциал энтропии численно равняется наибольшему количеству приведенной теплоты, которая Может быть получена телом от внешнего источника теплоты с температурой, равной температуре тела в начальном состоянии, при переходе из рассматриваемого состояния в заданное бесконечно близкое состояние. [c.70] Способов непосредственного измерения энтропии не существует. Энтропия тела в каком-либо состоянии по отношению к некоторому стандартному состоянию вычисляется путем суммирования приведенных теплот, сообщенных телу при обратимом переходе его из стандартного состояния в данное. [c.70] Если рассматриваемое состояние тела является равновесным, то указанное вычисление ясно из предыдуш,его и не требует пояснений. Несколько сложнее обстоит дело в случае неравновесных состояний. При вычислении энтропии тела в неравновесном состоянии исходят из следующих соображений. [c.70] Численное значение постоянной 5 на основе только первого и второго начал термодинамики определено быть не может. [c.71] Следует отметить, что в тех случаях, когда масса каждого из участвующих в процессе веществ не изменяется (например, при термодинамическом анализе различных циклов), интерес представляет изменение энтропии, а не абсолютная величина ее, благодаря чему численное значение постоянной 5о при этом оказывается несущественным. Поэтому часто значение выбирают произвольным образом исходя из соображений практического удобства. В частности, значение энтропии жидкой воды, имеющей температуру тройной точки и находящейся под давлением насыщенных паров, принимают обычно равным нулю для газов в идеальном состоянии отсчет энтропии производят от 0° С или 0° К. Наоборот, для расчета процессов, сопровождающихся изменением массы исходных веществ и образованием из них новых, характеризующихся вообще другим абсолютным значением энтропии (например, в случае химических реакций), необходимо точно знать величину 5о. [c.71] В случае изолированной системы, где всякий процесс изменения состояния системы является адиабатическим, 2 51, т. е. энтропия изолированной системы не может убывать-, она или возрастает, или остается неизменной. [c.71] Из этого следует, что в изолированной системе осуществимы лищь те процессы, при которых энтропия не уменьшается процессы с 3 3х сами по себе в такой системе происходить не могут (т. е. являются несамопроизвольными). [c.71] Возрастание энтропии изолированной системы при изменении состояния означает, что происходящие в системе процессы являются необратимыми. В самом деле, поскольку энтропия изолированной системы возрастает, при обратном процессе энтропия должна была бы уменьщаться, что невозможно. Поэтому процесс, сопровождающийся возрастанием энтропии, не может быть обращен, т. е. всегда является необратимым. При обратимых процессах значение энтропии изолированной системы не должно меняться, так как только в этом случае процесс может идти в прямом и обратном направлениях. [c.71] Закономерность изменения энтропии изолированной системы выражает, таким образом, необратимость и односторонность макроскопических процессов, происходящих в реальных телах, когда последние изолированы друг от друга. Следовательно, энтропия является критерием направления происходящих в изолированной системе реальных процессов, а ее приращение — мерой необратимости адиабатических процессов. [c.71] Аддитивность энтропии очевидна из сказанного в разделе 2.8. Она вытекает также из следующего рассуждения. [c.72] Так как при равновесии давление р и температура Т в системе повсюду одни и те же, а 0 и V — аддитивные величины, то и 5 должна быть аддитивной величиной. [c.72] Аддитивность энтропии сохраняется и в том случае, когда система не является термически однородной, т. е. когда температуры в разных частях системы различны. [c.72] При этом 5 1 и 5 суть функции двух независимых параметров, например р и Т или Гии. [c.72] Энтропия 8 любого тела, отсчитываемая от абсолютного нуля, есть положительная величина. [c.72] Этот важный вывод, вытекающий из третьего начала термодинамики, а также из статистического толкования второго начала термодинамики, будет ясен из дальнейшего. [c.72] Уравнение (2.51) было выведено ранее для обратимых процессов. В действительности оно может быть распространено и на некоторые необратимые процессы, например, на процессы, происходящие не бесконечно медленно, но с некоторой конечной скоростью, если только учитывать диссипацию энергии движения, т. е. изменение энтропии при изменении состояния системы в результате действия сил внутреннего трения, теплопроводности и диффузии (подробнее об том см. гл. 10). Е1следствие этого, и при условии, что и, 1, 8, Т, А/, йу имеют вполне определенные значения при рассматриваемых необратимых процессах, термодинамическое тождество (2.73) может применяться и к необратимым процессам, если только степень необратимости их не очень велика (при этом давление р надо заменить на р ). [c.73] Таким образом, абсолютная температура Т, давление р и объем V могут быть представлены в виде частных производных от внутренней энергии U и энтальпии / при 5 = onst. [c.74] Вернуться к основной статье