Изменение энтропии в неравновесных процессах

ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ В НЕРАВНОВЕСНЫХ ПРОЦЕССАХ [c.26]

Рис. 3.8. К определению изменения энтропии в неравновесных процессах

При заданном изменении энтропии в неравновесном процессе.тело получает меньше тепла, чем в равновесном. [c.103]

Изменение энтропии при неравновесных процессах. В одной из статей по термодинамике доказывается, будто и при некоторых неравновесных процессах dS = 8Q p/r, так что неравенство [c.170]

Испытаем точку г на пригодность в качестве точки конечного состояния процесса неравновесного сжатия. Изменение энтропии в процессе 1—2 не зависит от формы процесса перехода, а также от того, является ли он равновесным или нет. Это изменение равно [c.75]

Раздел 3 — Неравновесные состояния условия равновесия и их применение (возрастание энтропии при необратимом адиабатическом переходе из одного равновесного состояния в другое определение энтропии неравновесных состояний определение свободной энергии для равновесного состояния изменение энтропии при необратимых процессах изменение свободной энергии при необратимых процессах условия равновесия системы замечания, связанные с уточнением физического смысла законов термодинамики фаза условие устойчивости системы, состоящей из одной фазы фазовые превращения фазовые превращения первого рода уравнение Клапейрона — Клаузиуса равновесие трех фаз поверхность термодинамического потенциала критическая точка поверхностная энергия и поверхностное натяжение роль поверхностного натяжения при образовании [c.364]

Более точно - изменение энтропии diS вследствие сс возникновения (производства) в Неравновесном процессе, — Прим. ред. [c.299]

Этот принцип, установленный М. Планком, согласно которому при любых неравновесных процессах энтропия изолированной системы возрастает, составляет одну из самых корректных формулировок второго закона термодинамики. В неравновесных процессах с теплообменом изменение энтропии не адекватно подведенному (или отведенному) теплу и [c.13]

Для неравновесных же процессов оно не справедливо. В этом случае работа, совершенная над телом, определяется не формулой (5.4), а формулой (4.12) АА = -Р АУ. А изменение энтропии [c.103]

Мерой необратимости процесса в замкнутой системе (см. 17) является изменение новой функции состояния — энтропии, существование которой у равновесной системы устанавливает первое положение второго начала о невозможности вечного двигателя второго рода. Однозначность этой функции состояния приводит к тому, что всякий необратимый процесс является неравновесным (см. 17). Верно и обратное заключение всякий неравновесный процесс необратим, если в дополнение ко второму началу осуществляется достижимость любого состояния неравновесно, когда оно достижимо из данного равновесно [вся современная практика подтверждает выполнение этого условия однако противоположное условие (см. 30) выполняется не всегда]. Деление процессов на обратимые и необратимые относится лишь к процессам, испытываемым изолированной системой в целом разделение же процессов на равновесные и неравновесные с этим не связано. [c.54]

Физический смысл энтропии можно выяснить как при анализе равновесных процессов, так и при изучении неравновесных процессов при этом более глубокий термодинамический смысл энтропии раскрывается при анализе неравновесных процессов. Смысл этот состоит в том, что изменение энтропии является мерой необратимости процессов в замкнутой системе и характеризует направление естественных процессов в такой системе. [c.71]

ЛГг 1п(Кз/К4). Если теперь газ привести в начальное состояние 7, то изменение его энтропии равно нулю, а изменение энтропии системы при этом равно ее изменению при неравновесном процессе теплопередачи в результате кратковременного теплового контакта. Поскольку процесс перехода газа из состояния 1 ъ 4 был равновесным (обратимым), то изменение энтропии всей изолированной системы (обоих тел и газа) при этом процессе равно нулю. Следовательно, изменение энтропии AS тел при их тепловом контакте и обмене теплотой равно изменению энтропии газа при его равновесном переходе из состояния 4 в I, т. е. [c.329]

Знак равенства в (8,10) относится к равновесному процессу, знак неравенства — к неравновесному самопроизвольному процессу. Соотношение (8.10) также представляет собой математическую формулировку второго закона термодинамики. Оно является общим критерием неравновесности процесса и говорит о том, что все многообразие наблюдаемых процессов можно истолковать изменением только одной функции — энтропии. [c.197]

Так как g > th i S2 — S, > О, т. е. энтропия системы в состоянии равновесия имеет максимальное значение. Таким образом, если изолированная система находится в неравновесном состоянии, то вероятность этого состояния и энтропия системы в этом состоянии не будут иметь максимально возможного значения. Наиболее вероятным процессом изменения состояния в этом случае является процесс, при котором энтропия системы возрастает, г. е. S, — S, > О, Если система находится в состоянии равновесия, то наиболее вероятными будут процессы, при которых энтропия системы не меняется и остается равной максимальному значению. [c.113]

Указанные уравнения составляют основные феноменологические соотношения термодинамики необратимых процессов. Они справедливы для неравновесных состояний, незначительно отличающихся от состояний равновесия. В термодинамике необратимых процессов используются линейные соотношения между диссипативными потоками и обобщенными диссипативными силами одной тензорной размерности изменение энтропии системы во времени аддитивно по отношению к каждой из обобщенных сил и равно сумме произведений обобщенных диссипативных сил на соответствующие обобщенные потоки. [c.168]

В то же время основной задачей теории изнашивания является установление критериев, с помощью которых можно было бы предсказать скорость (или интенсивность) изнашивания, наступление предельного состояния поверхностных слоев, переходы от одного вида изнашивания к другому. Наиболее общим и перспективным в исследовании и описании процессов изнашивания является термодинамический подход, в основе которого лежат законы сохранения энергии и принцип увеличения энтропии при необратимых процессах (первое и второе начала термодинамики). Целесообразность такого подхода также объясняется тем, что в основе современных теорий прочности твердых тел и строения вещества лежат энергетические концепции, а процесс трения всегда сопровождается диссипацией энергии. При этом совокупность происходящих физико-химических процессов, обусловливающая изменение структуры материала, энтропии трибосистемы и ее изнашивание (разрушение), может быть описана с помощью законов неравновесной термодинамики и термодинамических критериев (энерге- [c.111]

Если подвод и отвод теплоты в цикле происходит обратимо, а изменение состояния рабочего тела происходит внутренне неравновесно, то увеличивается абсолютное значение отводимой в цикле теплоты и интеграл принимает значение ( (6Q/T)<0. Приращение энтропии рабочего тела в круговом процессе равно нулю, а приращение энтропии системы (теплоотдатчиков и теплоприемников) = —с (бР/Л >0. [c.120]

Из статистического толкования второго начала следует, что увеличение энтропии изолированной системы отражает лишь наиболее вероятные, но не все возможные направления действительных процессов. Как бы ни мала была вероятность какого-либо процесса, приводящего к уменьшению энтропии, все же этот процесс когда-либо, т. е. через достаточно большой промежуток времени, произойдет. время Изменение состояния изолированной системы за какой-либо определенный и притом до-- Рис. 3-24. статочно большой промежуток времени, понятно, не может не быть аналогичным (конечно, только в самом общем плане) изменению состояния ее в любой из предшествующих промежутков времени равной величины (если только составляющие систему частицы, рассматриваемые в самом широком понимании как структурные элементы системы, не меняются, т. е. не превращаются беспредельно друг в друга и в новые частицы). Вследствие этого каждое из состояний системы повторяется (в более или менее сходной форме) с частотой тем большей, чем больше вероятность данного состояния. Поэтому изменение энтропии изолированной системы протекает во времени так, как показано на рис. 3-24. Подавляющее время системы находится в равновесном состоянии, отвечающем максимальному значению энтропии системы отклонившись от этого состояния, система возвращается к нему, причем если наблюдать систему достаточно долго, то случаи увеличения и уменьшения энтропии будут встречаться одинаково часто. При этом время повторяемости какого-либо отклонения системы от равновесного состояния тем больше, чем меньше вероятность данного неравновесного состояния, и быстро возрастает с увеличением размеров системы. Для обычных условий оно настолько велико, что требуются практически недостижимые промежутки времени для того, чтобы наблюдать обращение какого-либо из макроскопических процессов. Вследствие этого процессы, являющиеся необратимыми с точки зрения обычной (т. е. феноменологической) термодинамики, будут представляться практически необратимыми и со статистической точки зрения. [c.103]

Хемомеханическим эффектом нами названо [2] явление, представляющее собой изменение физикомеханических свойств и тонкой структуры (пластифицирование) тела под влиянием химических (электрохимических) реакций на его поверхности, вызывающих дополнительный поток дислокаций. Это явление было установлено и показано с привлечением методов неравновесно [ термодинамики, поскольку необратимые процессы механохимической коррозии связаны с возникновением энтропии в системе. [c.117]

Не так уж редко можно встретить следующую формулировку описанной выще закономерности если система переходит из начального неравновесного состояния в конечное устойчивое состояние в результате необратимого адиабатического процесса, то энтропия системы стремится к максимуму. Применительно к энтропии, определенной равенством (12.6) в классической термодинамике равновесных процессов, такая формулировка имеет сомнительную ценность, так как у нас нет непрерывной функции, которая позволила бы вычислять энтропию в промежуточных неравновесных состояниях. В классической термодинамике равновесных процессов энтропия является равновесной характеристикой, изменение которой можно рассматривать лишь для различных устойчивых состояний. Поэтому претендовать на ее вычисление в каком-либо неравновесном состоянии было бы просто ошибкой. [c.180]

Каждая часть сама по себе находится в равновесии и имеет, следовательно, свою температуру и свою энтропию. Однако между частями равновесия нет, поэтому их температуры различны. Если создать между (Хх) и (Х2) тепловой контакт и заставить меняться механические параметры, то равновесие в каждой из систем нарушится и начнется более или менее бурный процесс, в течение которого в системе могут возникнуть механические движения и другие изменения. Затем остановим изменения всех механических параметров. Через некоторое время установится равновесие, в котором температуры обеих систем (Их) и (И2) будут равны. Что случится с энтропией в результате этого процесса Теперь она определена и в начальном (неравновесном), и в конечном (равновесном) состояниях. Можно ли утверждать, что она увеличилась [c.90]

Механизм диссипации механической энергии и поглощения звука легко себе уяснить, рассматривая цикл в газе на диаграмме р, V. На рис. 8.2 проведено два семейства адиабат, одно из которых (I) отвечает равновесным изменениям состояния, а другое II) — замороженной части теплоемкости. Адиабаты проведены вблизи невозмущенного состояния газа, обозначенного точкой О. При очень медленных звуковых колебаниях точка, описывающая состояние газа р, V, колеблется около центра О вдоль одной (равновесной) адиабаты, обозначенной на рис. 8.2 как Г. В предельном случае очень высокой частоты точка колеблется около центра вдоль одной замороженной адиабаты, обозначенной через II. И- в том и в другом случаях неравновесные процессы не протекают, энтропия газа не меняется и поглощения звука нет. Работа, aj совершенная над газом за цикл, численно равная площади фигуры, описываемой точкой на диаграмме р, V, равна нулю, что и свидетельствует об отсутствии по-глощения. В том, что во втором случае энтропия газа, как и в первом, термоди- S) намически равновесном, не меняется, легко убедиться на примере колебательной ре- То,р лаксации. Как видно из формулы (8.12), скорость изменения энтропии в неравновесном процессе пропорциональна скорости изменения энергии колебаний. Но при строго замороженных колебаниях их энергия вообще не меняется, бк = onst и dSldt = 0. [c.430]

Изменение энтропии при неравновесных процессах теплообмена вследствле подвода (отвода) теплоты к рабочему телу может быть определено по формуле (17.7). Изменение энтропии вследствие трения может быть определено по количеству теплоты, выд( лившей-ся в процессе с трением. [c.187]

Может прказаться,. что четыре сформулированных выше положения термодинамики необратимых процессов находятся в резком противоречии с принципами классической термодинамики обратимых процессов, в частности с фундаментальным классическим соотношением, утверждающим рост энтропии в адиабатически изолированной системе при всяком необратимом процессе. Нетрудно, однако, убедиться, что противор ечия здесь нет. Соотношение (2.12) предполагается справедливым только локально, поэтому при рассмотрении системы в целом допущение локального равновесия дает возможность вычислить изменение энтропии, вызванное неравновесными процессами. Таким путем для адиабатически изолированной системы можно в полном соответствии с классической термодинамикой показать, что для нее. в целом энтропия в случае необратимых процессов будет возрастать. [c.46]

Полученное неравенство выражает в обш,ем виде закон изменения энтропии для произвольных процессов, знак равенства относится к равновесным процессам, а неравенства — к неравновесным. Этот закон называется вторым началом термодинамики. Исторически он имел феноменологический характер, т. е. был выдвинут как обобш.ение опыта без выяснения статистического механизма процессов. Запишем его формулировку [c.70]

Возрастание энтропии термодинамической системы при наличии неравновесного процесса по сравнению с изменением энтропии в соответствующем равновесном пронессе, т. е. когда = и = можно показать следующим образом. [c.124]

На практике 0 измеряют по теплоемкости С <5 = С Т.) В реальной системе преобразование из состояния О в состояние X вдоль пути 7, включающее необратимые процессы, происходит за конечное время. В классической термодинамике предполагается, что любое необратимое преобразование, происходящее в природе, может быть реализовано с помощью обратимого процесса, для которого выполняется соотношение (3.4.1). Иначе говоря, предполагается, что любое необратимое преобразование, приводящее к некоторому изменению энтропии, может быть в точности воспроизведено с помощью обратимого процесса, в котором изменение энтропии обусловлено исключительно обменом теплоты. Так как изменение энтропии зависит только от начального и конечного состояний, то изменение энтропии, вычисленное по обратимому пути, равно изменению энтропии, обусловленному необратимыми процессами. (Некоторые авторы ограничивают приведенное выше утверждение переходами между равновесными состояниями это ограничение исключает из pa ютpeния химические реакции, в которых изменения часто происходят из неравновесного состояния в равновесное.) [c.94]

Из сказанного выше следует, что основной постулат термодинамики необратимых процессов заключается в следующем в неравновесной термодинамической системе имеют место линейные соотношения между обобсценными потоками и обобш,енными силами одной тензорной размерности-, из этих линейных соотношений составляется выражение для изменения энтропии системы во времени. [c.340]

Совокупность физико-химических процессов в механизме процессов трения и изнашивания, обусловливающая изменение энтропии трибосис-темы и диссипацию энергии окружающей средой, может быть описана с помощью законов неравновесной термодинамики с учетом термодинамических сил и потоков, характерных для каждого из одновременно протекающих в системе процессов. На основе этих положений при использовании результатов исследования физико-химических процессов в паре трения металл-полимер одним из авторов данной работы разработаны механизм структурно-энергетической самоорганизации при трении и изнашивании и термодинамическая модель металлополимерной трибосистемы [6], которые будут рассмотрены ниже. [c.114]

Изменение энтропии рабочего тела, совершающего обратимый или необратимый цикл по завершении его, равно нулю, поскольку, согласно предыдущему, параметры состояния рабочего тела в начале и в конце цикла одинаковы. Энтропия же системы, в целом участвующей в необратимом цикле, возрастает. Действительно термический к. п. д. необратимого цикла т](неабр вследствие потерь на трение и неравновесности входящих в состав цикла процессов будет меньше термического к. п. д. обратимого цикла Карно, т. е. [c.65]

Система, находящаяся в термомеханическом равновесии, в том числе и неоднородная система, состоящая из нескольких фаз, имеет постоянное поле температур и давлений. Для неоднородной системы, при постоянной температуре и давлении, не исключена возможность неравновесного распределения масс веществ и наличия процессов обмена массой. В результате такая система не находится в равновесном состоянии. Процессы перераспределения массы протекают чрезвычайно быстро, так что они далеки от квазистатических в сравнении с термомеханическими изменениями состояния. Существенная нестатичность процесса перераспределения массы приводит к появлению сопутствующих тепловых, акустических, оптических и других эффектов. Однако последние мало энергоемки и основным остается тепловой эффект, в результате которого увеличивается энтропия. На этом основании можно написать основное соотношение термодинамики для системы, в которой происходит перераспределение вещества, в следующей форме [c.158]

НЕОБРАТИМЫЙ ПРОЦЕСС — физ. процесс, к-рый может самовроизвольно протекать только в одном определённом направлении. К Н. п. относятся диффузия, теплопроводность, вязкое течение, электропроводность и др. процессы, при к-рых происходит направленный пространственный перенос вещества, энергии, импульса или заряда. Релаксац, процессы и хим. реакции также являются Н. п. Все Н. п. неравновесные. Они изучаются с макроскопич. точки зрения в термодинамике неравновесных процессов, Классич. термодинамика устанавливает для них лишь неравенства, к-рые указывают их возможное направление. С микроскопия, точки зрения Н. п. изучаются в кинетике физической методами неравновесной статистик, механики. Систему, в к-рой произошли Н. П-, нельзя вернуть в исходное состояние без того, чтобы в окружающей среде не осталось к,-л. изменений. В замкнутых системах Н. п. всегда сопровождаются возрастанием энтропии, что является критерием Н. п. Согласно второму началу термодинамики, изменение энтропии б5 связано с переданным системе кол-вом теплоты 6Q при Н. п. неравенством 6Q < T6S, где Т — абс. темп-ра. Возрастание энтропии системы в результате Н. п. в единицу времени в единице объёма описывается локальным производством энтропии а. Для Н. и. всегда <т > 0. В открытых системах, к-рые могут обмениваться энергией или веществом с окружающей средой, при Н. п. энтропия системы, складывающаяся из полного производства её в системе и изменения из-за вытекания (или втекания) через поверхность системы, может оставаться постоянной или даже убывать. Однако во всех случаях производство энтропии в системе остаётся положительным. [c.319]

НЕРАВНОВЕСНЫЙ ПРОЦЕСС в термодинамике и статистической физике — фиа. процесс, включающий неравновесные состояния. Пример процесс установления равновесия термодинамич. или статистич.) в изолир. системе, находящейся в неравновесном состоянии. Если в такой системе существуют неоднородное поле темп-р, градиенты концентраций и скоростей упорядоченного движения частиц, то вызванные ими Н. п. теплопроводности, диффузии, вязкого течения способствуют устранению различия свойств в разных частях системы и установлению равновесия. В неизолир. системах Н. п. могут протекать стационарно без изменений физ. состояния системы, пример — теплопередача за счёт теплопроводности при пост, разности темп-р). Н. п. является необратимым процессом, связанным с производством энтропии. Д. Н. Зубарев. [c.330]

Поскольку композиты относятся к открытым неравновесным термодинамическим системам, то при изучении происходящих в них процессов нужно учитывать изменение общей энтропии во времени. Эволюция таких систем может осуществляться либо плтем самоорганизации и возникновения метастабильных упорядоченных структурных состояний, либо путем общей деградации и распада системы. Изучением путей эволюции открытых термодинамических систем различной природы и поиском точек бифуркаций, где возможен переход от одного режима эволюции системы к другому, занимается активно развивающаяся в последние годы наука - синергетика. [c.67]

Выполненные модельные расчеты [70-74] подтвердили справедливость макротермодинамической модели. Предложено и обосновано приближенное уравнение, связывающее изменение функции Гиббса при неравновесных фазовых переходах вещества с температурами их плавления и кипения. Установлено, что уравнение и соответствующие корреляции хорошо выполняются в сравнительно широких температурных интервалах для веществ с близкими значениями измененной энтропии при плавлении и испарении. Уравнение по форме соответствует уравнению Гиббса-Гельмгольца и в предельном случае преобразуется в него. На основании рассмотренного в [68] подходе показана возможность применять термодинамику к открытым иерархическим гетерогенным биологическим и другим природным системам для предсказания термодинамической направленности и степени протекания процессов. Показано, что для различных химических соединений с температурой плавления Т ,< 100°С и конденсирующихся при температуре близкой к 25°С уравнение для неравновесного фазового перехода - самосборки индивидуального вещества можно представить в виде [c.37]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...