Теплота и понятие об энтропии

Таким образом, доказано в самом общем случае для любого рабочего тела, что интегрирующим делителем для теплоты будет абсолют, ная температура и что понятие энтропии можно также распростра. [c.119]

То обстоятельство, что энтропия не поддается непосредственному измерению, требует определения количества теплоты без использования понятия энтропии. Тем более, что исторически количество теплоты определялось на основе понятия теплоемкости. [c.23]

Второй закон позволяет рассматривать все вопросы, связанные с понятием энтропии, поэтому его иногда называют законом об энтропии. В соответствии с (8.3) изменение энтропии системы AS при передаче теплоты AQ, (к системе или от нее) при температуре Т определяется по формуле [c.106]

В десятых годах нашего столетия Жуге [60] и независимо от него В. К. Семенченко расширили понятие энтропии, введя в ее выражение теплоту диссипации [c.66]

Теорема Карно, в свою очередь, может рассматриваться в качестве исходного положения термодинамики. Исторически Клаузиус пришел к установлению понятия энтропии и второму началу термодинамики на основе рассмотренных выше двух положений о переходе теплоты в работу и направлении теплопередачи. Для полноты картины рассмотрим этот подход. [c.74]

Введение понятия энтропии позволяет дать следующую чрезвычайно важную формулировку второго начала термодинамики. Можно найти такую функцию параметров, определяющих систему, что изменение этой функции, называемой энтропией, в обратимых процессах равно для каждого малого участка процесса отношению количества полученной системой теплоты к абсолютной температуре источника этого тепла. Для необратимых процессов это отношение меньше изменения энтропии. [c.37]

Рассматривая весь круг вопросов, связанных с исследованием термомеханических взаимодействий, мы сосредоточили внимание на существе задачи и не вдавались в анализ того исторического хода развития термодинамики, который привел к понятию энтропии, т. е, к возможности представления количества теплоты в форме выражения [c.127]

Другое характерное направление отличается тем, что термодинамика строится без постулата Клаузиуса, т. е. по существу без принципа возрастания энтропии. Ученые, придерживающиеся этого направления, считают необходимым специально обосновывать понятие энтропии, т. е. доказывать ее существование и возможность представления количества теплоты в виде Tds. Впервые вопрос о сущности проблемы второго начала был поднят [c.141]

В классической термостатике понятие энтропии вводят следующим образом. Пусть 5Q — бесконечно малое количество теплоты, получаемое термодинамиче ской системой при соответствующих значениях абсолютной температуры Г. Тогда для системы, совершающей бесконечно медленно циклический процесс, выполняется равенство [c.74]

При изложении основ термодинамики главное внимание уделено первому закону термодинамики и его приложению к аналитическому и графическому расчетам термодинамических процессов в идеальном газе. При этом дается термодинамическая трактовка понятия энтропии как функции, характеризующей изменение состояния системы при равновесной передаче теплоты, что позволяет рассматривать термодинамические процессы одновременно в ри- и Гх-диаграммах. В дальнейшем, при изложении второго закона термодинамики, поясняется значение энтропии как величины, характеризующей направление протекания неравновесных процессов. [c.3]

Немецкий ученый Р. Клаузиус, установивший понятие энтропии в термодинамике, перенес общий закон возрастания энтропии изолированной системы на Вселенную и пришел к выводу, что процессы перехода теплоты от тел более нагретых к менее нагретым приведут Вселенную в равновесное состояние, при котором жизненные процессы в ней должны прекратиться. Ошибочность Клаузиуса в том, что он перенес закон, наблюдаемый в изолированной системе, на неизолированную Вселенную. Кроме того, принимая возможность конца развития Вселенной, следует признавать и ее начало, когда энтропия Вселенной равнялась нулю. Это противоречит учению диалектического материализма, в соответствие с которым Вселенная существует вечно и бесконечно. Материя, составляющая Вселенную, вечна, как вечно ее движение. Поэтому, наблюдая процессы в природе с возрастанием энтропии, утверждают о возможности существования во Вселенной процессов с убыванием энтропии. [c.42]

Понятие энтропии S ясно из определения теплоты Q как термической работы, совершенной системой [c.392]

Уравнение (4.6) показывает, что приращение энтропии изменяется обратно пропорционально температуре, но хорошо известно (см. 4.2), что чем выше температура рабочего тела, тем большее количество теплоты в тепловых двигателях может быть превращено в работу, т. е. возрастает как бы энергетическая ценность этой теплоты. Следовательно, энтропия косвенно, через температуру, характеризует количество теплоты, которое может быть преобразовано в работу, т. е. ее понятие тесно переплетается с сущностью второго закона термодинамики, устанавливающего условия, при которых в тепловых двигателях возможен переход теплоты в работу. Это и послужило основанием считать уравнение (4.6) аналитическим выражением второго закона термодинамики. [c.61]

В результате для всех машин с обратимым циклом Карно кпд т] максимален и равен Если цикл необратим, то кпд оказывается меньше этой величины. Пропорция Карно положена в основу определения абс. температурной шкалы (см. Температурные шкалы). Следствием 2-го начала Т. (пропорции Карно) явл. суш ествование энтропии 8 как ф-ции состояния. Если ввести величину 8, изменение к-рой при изотермич. обратимом сообщении системе кол-ва теплоты есть А8— AQ/T, то полное приращение 5 в цикле Карно будет равно нулю на адиабатич. участках цикла Дб О (т. к. Д< =0), а изменения на изотермич. участках компенсируют друг друга. Полное приращение энтропии оказывается равным пулю и при осуществлении произвольного обратимого цикла, что доказывается разбиением цикла на последовательность бесконечно тонких циклов Карно (с малыми изотермич. участками). Отсюда следует (как и в случае внутр. энергии), что энтропия 8 явл. ф-цией состояния системы, т. е. изменение 5 не зависит от пути перехода. Используя понятие энтропии, Клаузиус (1876) дал наиболее общую формулировку 2-го начала Т. существует ф-ция состояния системы — её энтропия 5, приращение к-рой (18 при обратимом сообщении системе теплоты равно [c.752]

Используя понятие о теплоте переноса, можно получить более наглядное, чем (8.65), выражение для потока энтропии. Представим поток теплоты в виде двух членов потока за счет теплопроводности и диффузионного переноса [c.224]

Второе начало термодинамики, являясь важнейшим опытным законом природы, определяет направление, по которому протекают термодинамические процессы, устанавливает возможные пределы превращения теплоты в работу при круговых процессах, позволяет дать строгое определение таких понятий, как энтропия, температура и т. д. В этой связи второе начало термодинамики существенно дополняет первое начало термодинамики. [c.55]

Этот закон неприменим к отдельным молекулам или к малому числу их. Нельзя сказать, что в этом случае он неверен, так как он вообше ничего не говорит по поводу поведения отдельной молекулы или малого числа их, ничего не утверждает по той причине, что к отдельной молекуле неприменимо понятие теплоты, ибо понятие это, равно как понятия температуры и энтропии, имеет смысл только по отношению к весьма большому количеству молекул. Это вытекает из феноменологического метода, который положен в основу термодинамики. Феноменологический метод заключается в том, что рабочее тело рассматривают не как дискретное физическое тело, состоящее из отдельных молекул, а как некоторый континуум, т. е. как сплошную среду, физические параметры которой непрерывны и изменяются на бесконечно малую величину при переходе от одной точки пространства к другой. Это дает возможность изучать совокупность действия молекул, проявляющуюся в том, что нами названо параметрами состояния рабочего тела. Так, совокупность импульсов всех молекул газа дает параметр давления совокупность кинетических энергий молекул — внутреннюю энергию газа, совокупность объемов, занимаемых молекулами в их движении, — удельный объем газа. Статистический метод является лишь дополнением к феноменологическому методу и дает свои поправки в тех случаях, когда возможно судить о закономерности поведения отдельных молекул. Примером таких поправок является уравнение состояния реального газа. [c.67]

Теплота и понятие об энтропии [c.33]

ЧТО явления теплоты, электричества и т. д. вызваны скрытым механическим движением. Неясности в отношениях величин, встречающихся в других разделах физики, можно осветить с помощью механических образов, например, энтропию и понятие необратимости можно рассмотреть, применяя исчисление вероятностей к поведению множества материальных точек. [c.467]

В своих работах Сади Карно дал блестящий анализ вопроса получения работы при помощи тепла. Различие понятий тепловой энергии и теплоты, о котором упоминалось выше, является, пожалуй, самой значительной из идей С. Карно, не получившей своевременного развития. В этом отношении С. Карно подошел значительно ближе к существу тепловых процессов, нежели Р. Клаузиус и В. Томсон, которые 25 лет спустя пришли к обоснованию существования функции энтропии и принципа невозможности ее уменьшения для изолированной системы тел. Открытие этого принципа, в котором отражена сущность второго начала термодинамики, непосредственно связано с теоремой С. Карно. Рассматривая вопрос о соотношении огня и силы , т. е. тепла и работы, С. Карно проводил такую гидравлическую аналогию при переходе тепла с верхнего температурного уровня [c.28]

Два закона термодинамики означают существование двух функций состояния рассматриваемой системы ее внутренней энергии и энтропии. Исходя из свойств некомпенсированной теплоты, я в 1922 г. установил существование еще одной функции состояния, связанной с физикохимическими изменениями, а именно сродства А. Чтобы получить этот результат, я ввожу понятие координаты химической реакции проходящей в закрытой системе, а также необходимые и достаточные условия, чтобы функция А оставалась постоянной, если меняется тип превращения. Этот метод дает возможность непосредственно использовать классические теоремы термодинамики для необратимых реакций в системе и выявляет роль, которую играет скорость реакции d ldt. [c.14]

Энтропия. В термодинамике пользуются еще одним параметром состояния рабочего тела — энтропией, устанавливающей связь между количеством теплоты и температурой (Р. Клаузиус, 1850). Понятие о ней строится на основе следующих соображений. [c.36]

Карно впервые указал на аналогию между тепловым двигателем и водяной турбиной, где роль разности высот падаюш ей воды играет разность температур, а роль расхода воды — количество гипотетической невесомой жидкости — теплорода , как тогда трактовали теплоту. Хотя на самом деле никакого теплорода не суш ествует и сам Карно впоследствии в записной книжке писал о теплоте как движении частиц, эта аналогия оказалась плодотворной и привела к правильным выводам. Во времена Карно еш е не было понятия об энтропии, но в его рассуждениях роль энтропии играл теплород. Упоминая водяные турбины. Сади Карно опирался на работу о гидравлических двигателях своего отца, Лазара Карно, известного ученого (был министром внутренних дел в правительстве Наполеона I во время ста дней ). [c.51]

Возвращаясь теперь к понятию обратимости процессов, следует отметить, что мерой необратимости процесса в изолированной системе является изменение новой функции состояния — энтропии. При процессах, например с трением, работа непосредственно может быть превращена в теплоту но при обратном процессе переход теплоты в работу невозможен без изменения во внешних телах. Следовательно, процессы с трением необратимы. Такими же необратимыми процессами являются процессы теплопередачи (обратный процесс связан с отнятием части теплоты у холодного тела и некомпенсированного превращения его в работу, которую надо затратить на увеличение энергии нагретого тела), процессы диффузии и др. Поскольку любой равновесный процесс обратим, можно говорить, что любой необратимый процесс неравновесен. [c.266]

Со временем термодинамика превратилась в теорию, описывающую в обобщенном виде преобразования состояния вещества. Что же касается порождаемого теплотой движения, то оно является лишь следствием некоторых таких преобразований. В основе термодинамики по существу лежат два закона, или начала одно из начал относится к энергии, а другое— к энтропии. Точные определения энергии и энтропии как доступных измерению физических величин мы изложим соответственно в гл. 2 и 3. В следующих двух разделах мы расскажем о том, что такое термодинамика, и познакомим читателя с терминологией и понятиями, которые необходимы для усвоения дальнейшего материала. [c.17]

Клауаиус ( lausius) Рудольф Юлиус Эмануэль (1822-1888) — немецкий физик, один из основателей термодинамики и молекулярно-кинетической теории теплоты. Дал (одновременно с У. Томсоном) в 1850 г. первую формулировку второго начала термодинамики. Придерживался гипотезы У. Томсона о тепловой смерти Вселенной. Ввел первым понятие энтропии (1865 г.) идеального газа, длины свободного пробега молекул. Обосновал в 1850 г. уравнение Клапейрона — Клаузиуса. Доказал (1870 г.) теорему вириала, связывающую кинетическую анергию системы частиц с действующими силами. Разработал теорию поляризации диэлектриков (формула Клаузиуса — Моссоти). [c.264]

Для ознакомления с сущностью понятия энтропия рассмотрим в Du-диаграмме произвольный обратимый процесс 1—2 изменения состояния газа (рис. 2.3). Разобьем весь процесс от точки 1 до точки 2 на бесконечно большое число бесконечно малых отрезков и будем считать, что температура рабочего тела на каждом элементарном участке процесса ввиду его малости остается неизменной. Для каждого такого участка отношение бесконечно малого количества теплоты dq, подводимой к рабочему телу на этом участке, к температуре Т, при которой эта теплота была подведена, dqlT также представляет собой бесконечно малую величину, обозначаемую ds, т. е. [c.30]

Несмотря на то чю между понятиями работы и количества теплоты существует глубокое качественное различие, они являются родственными и то и другое выражают энергию, переда1Н1ую системе или с изменением, Hjm без изменения внешних параметров. Благодаря этому родству теплоту часто называют термической работой. Элементарное количество теплоты 8g, получаемое системой при равновесных процессах, может быть записано, подобно элементарной работе, в виде произведения обобщенной силы Т (температуры) на изменение обобщенной координаты S (энтропии) [c.29]

Первое положение второго начала указывает на невозможность с помощью замкнутого кругового процесса превратить теплоту в работу без компенсации. Понятие компенсации, как видно из его определения, содержит отдачу части теплоты рабочим телом другим телам и изменение термодинамического состояния этих других тел при превращении теплоты в работу в замкнутом круговом процессе. В случае обычных, наиболее распространенных систем О ба эти элемента компенсации совпадают, так как отдача части теплоты рабочим телом другим телам при. круговом процессе в этом случае безвозвратна и автоматически влечет изменение термодинамического состояния этих других тел. В случае спиновых систем эти элементы компенсации не совпадают, вследствие чего с помощью спиновых систем теплоту какого-либо тела можно цели.ком превратить в работу с помощью кругового процесса без изменения термодинамического состояния других. тел. Однако такое превращение, как и в случае 0 быч1ных систем, обязательно сопровождается отдачей части теплоты рабочим телом другим телам. Эта общая закономерность (общий элемент компенсации) превращения теплоты в работу лриводит к существованию энтропии как у обычных, так и необычных равновесных систем. [c.43]

После Карно обоснованием второго начала термодинамики занимались Тсмсон и Клаузиус. Томсон сформулировал второе начало термодинамики в виде утверждения о невозможности осуществления теплового двигателя с одним единственным источником теплоты, т. е. такой машины, которая путем охлаждения моря или земли производила бы механическую работу в любом количестве, вплоть до исчерпания теплоты моря и суши и в конце концов всего материального мира. Ему же принадлежит открытие термодинамической шкалы температур. Клаузиус исходил из идей Карно и придал выводам последнего большую общность и строгость с учетом эквивалентности тепла и работы, т. е. окончательно освободил термодинамику от гипотезы о теплороде. Исторической заслугой Клаузиуса является формулировка второго начала термодинамики в виде следующего утверждения теплота сама собой не может переходить от тела холодного телу горячему. Позже он дал более расширенную формулировку второе начало гласит, что все совершающиеся в природе превращения в определенном направлении, которое принято в качестве положительного, могут происходить сами собой, т. е. без ксмпенсации, но в обратном, т. е. отрицательном, направлении они могут происходить только при условии, если одновременно происходят компенсирующие процессы. Далее Клаузиус вывел на основе этого принципа особую функцию состояния — энтропию. С помощью этого нового понятия Клаузиус придал второму началу термодинамики форму закона возрастания энтропии изолированной системы. Этот закон, по мнению Клаузиуса, должен был иметь силу для всей Вселенной, что оказалось неправомерной, а потому и неверной для всей Вселенной экстраполяцией второго начала термодинамики. [c.154]

Из сопоставления первого и второго начал термодинамики следует вывод о невозможности построения вечного двигателя (Perpetuum mobile II) второго рода, в котором бы теплота полностью превращалась в работу. По сравнению с первым второе начало термодинамики носит менее общий характер и отражает принципы существования таких понятий, как абсолютная температура и энтропия, а также принцип возрастания энтропии. [c.5]

Математическое выражение второго закона термодинамики. Чтобы физические закономерности выразить в аналитической форме, нужно устансвить математические соотношения между физическими величинами, в частности между параметрами состояния и функциями процесса. Так, для первого закона термодинамики это удалось сделать благодаря введению понятия внутренней энергии в сочетании с характеристиками процесса — теплотой и работой. Здесь же, чтобы количественно выразить принцип необратимости, был введен параметр состояния, который Р. Клаузиус назвал энтропией. [c.37]

Таким обра.зом, второе начало термодинамики и понятие об удельной энтропии как функции состояния непосредственно вытекает из молекулярно-кинетической природы вещества. При таком понимании второе начало термодинамики приобретает статистический характер и лишается той абсолютной категоричности, которая заложена в формулировке постулата Теплота сама собой переходит лишь ОТ- тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, но [c.144]

В работах Т. Де Донде указанные затруднения преодолеваются введением новой функции состояния — сродства, непосредственно характеризующего химическую реакцию и тесно связанного с ее термодинамической необратимостью. С помощью этой функции рассчитывается некомпенсированная теплота или связанное с протеканием химической реакции возрастание энтропии. Для количественного описания химического процесса Т. Де Донде вводит понятие степени полноты реакции . При этом состояние рассматриваемой системы определяется двумя физическими переменными (например, 7 и У или 7 и Р) и по существу химическими переменными — параметрами каждый из которых относится к одному из возможных в рассматриваемой системе физико-химических процессов. Понятие степени полноты реакции имеет широкий смысл и может быть использовано для описания не только химических, но и других процессов, в частности фазовых превращений, которые формально можно представить с помощью сте-хиометрических уравнений, а также процессов типа порядок — беспорядок в твердых растворах, для которых записать химическое уравнение не представляется возможным. Как видим, круг вопросов, рассматриваемых методом Де Донде, необычайно широк. Для указанных выше процессов непосредственный расчет возрастания энтропии неизбежно приводит к введению понятия сродства, которое всегда имеет тот же знак, что и скорость реакции, и может рассматриваться как движущая сила протекающего в системе процесса. [c.10]

АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА — одно из осн. понятий тер.модинамики, введённое У. Томсоном (Кельвином W. Thomson) в 1848 обозначается буквой Т. Согласно второму началу термодинамики, Т — интегрирующий множитель для кол-ва теплоты t>Q, полученной системой при любом обратимом процессе, поэтому bQlT==dS — дифференциал ф-ции состояния S энтропии). Это позволяет ввести абс. термодинамич. шкалу Кельвина с помощью обратимых термодинамич. циклов, напр. Карно цикла. А. т. связана с энтропией, внутр. энергией U и объёмом V соотношением 1/7 = = dSldU)y. А, т. выражается в кельвинах (К), отсчитывается от абсолютного нуля температуры и измеряется по Международной практической температурной шкале. [c.10]

К понятиям и положениям физики, освоенным к концу первой г 0Л0вины XIX в., послужившим основанием для первично теории тер.модинамики, прежде всего надо отнести создание механической теории теплоты и установление понятий о температуре, теплоемкости, внутренней энергии, энтропии и пр. Но наиболее существенным в этот предтермодинамический период было открытие закона сохранения энергии, первого и второго законов термодинамики, явившихся ее фундаментом и давших научные основы для изучения тепловых процессов и особенностей превращения энергии в них. [c.23]

Понятие об энтропии Вейник вводит в самом начале курса термодина.мики. Здесь записано Итак, в ходе выполненного анализа установлено, что для каждой степени свободы системы может быть найдена своя пара параметров состояния — координата состояния и соответствующий ей потенциал. В случае механических процессов с помоииио этих параметров состояния непосредственно определяется работа (количество механического воздействия), являющаяся количественной мерой воздействия данного рода, а именно dL = pdv совершенно таким же образом через соответствующие пара.метры состояния системы выражаются все другие количества воздействия... Особый интерес для нас представляют тепловые явления, так как нам предстоит изучить теорию теплового двигателя, т. е. теорию взаимных преобразований теплоты и работы. Для термических взаимодействий количество воздействия записывается совершенно таким же образом, как и для всех других взаимодействий. [c.371]

Обратив внимание на важность взаимосвязи энтропии и необратимых процессов, Пьер Дюгем (1861-1916) начал развивать необходимый математический аппарат. В своем обширном и трудном для понимания двухтомном труде Энергетика [8] Дюгем дал явные выражения для энтропии, произведенной в процессах, которые связаны с теплопроводностью и вязкостью. Некоторые из развитых Дюгемом идей относительно вычисления некомпенсированной теплоты появились также в работах польского исследователя Л. Натансона [10] и в работах венской школы, возглавляемой Г. Яуманом [11-13]. В этих работах были развиты понятия потока энтропии и производства энтропии. [c.96]

В своих основополагающих работах по термодиналшке химических процессов Теофил Де Донде (1872-1957) включил некомпенсированную теплоту Клаузиуса в формализм второго начала с помощью понятия химического сродства, которое мы рассмотрим в следующей главе. Современный подход включает необратимость в формализм второго начала, давая явные выражения для вычисления энтропии, производимой необратимыми процессами [17-19]. Мы будем придерживаться более общего подхода, в котором наряду с термодинамическими состояниями в формализм явно входят и необратимые процессы. [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...