Изменение энтропии при необратимых процессах

ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ ПРИ НЕОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССАХ [c.73]

Изменение энтропии при необратимых процессах [c.67]

В этой же главе, как уже отмечалось, рассматривается ряд других вопросов. Очень подробно в ней говорится об изменении энтропии при необратимых процессах. Здесь рассматриваются процесс адиабатного расширения тела в пустоту, теплообмен при конечной разности температур, процессы с трением и адиабатное смешение газов. Там же рассматриваются термодинамические потенциалы, характеристические функции и их свойства, а также дифференциальные уравнения термодинамики. Две последние темы имеют настолько большое значение в построении теории термодинамики, что пх можно было бы выделить в отдельные главы. [c.350]

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]

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]

В заключение укажем на метод расчета изменения энтропии рабочего тела в необратимых процессах. Возможно это только при допущении, что начальное и конечное состояния рабочего тела являются равновесными. Тогда разность энтропий — S3 = Д5 в двух конечных равновесных состояниях может быть определена из рассмотрения любого обратимого процесса (или группы процессов), проведенного между заданными равновесными состояниями. Таким образом, дей- ствительный и поэтому необратимый процесс заменяется фиктивным обратимым процессом, соединяющим оба крайних равновесных состояния рабочего тела. В этом случае изменение энтропии рабочего тела в обратимом процессе равно итоговому изменению энтропии в необратимом процессе. [c.123]

Следует иметь в виду, что энтропия отдельных тел в системе может и уменьшаться, и увеличиваться, и оставаться без изменения под влиянием процессов, происходящих в системе, но общая энтропия замкнутой системы при необратимых процессах может только увеличиваться. Если в изолированной системе имеется два тела с температурами Ti и Та, причем Ti > Tj, то теплота будет передаваться от первого тела второму. Если запасы энергии в обоих телах весьма велики, то можно пренебречь изменением их температуры при про- [c.75]

Согласно второму началу термодинамики изменение энтропии AS адиабатически изолированной системы не может быть отрицательным AS или равно нулю (при обратимом процессе), или больше нуля (при необратимом процессе). Поэтому [c.82]

Рассмотрим изменение энтропии при различных необратимых процессах. Пусть тело из начального состояния /в результате необратимого процесса переходит в состояние 2. Предположим, что состояния 1 и 2 равновесные (или характеризуются определенными значениями энтропии). Выясним, как изменится энтропия тела в результате рассматриваемого необратимого процесса. Предположим, что тело из конечного состояния 2 возвращено к исходному состоянию J путем обратимого перехода [c.78]

Так как энтропия является функцией состояния, то изменение энтропии при любом (обратимом или необратимом) переходе тела из одного состояния в другое будет иметь одно и то же значение, равное разности энтропий в этих состояниях. Из этого следует, что, если известно конечное состояние, достигаемое в результате необратимого процесса, то обусловленное им изменение энтропии может быть найдено из воображаемого обратимого перехода из заданного начального состояния в конечное указанный прием определения изменения энтропии в действительных необратимых процессах имеет общее значение. [c.79]

Согласно второму началу термодинамики изменение энтропии адиабатически изолированной системы AS не может быть отрицательным AS = О при обратимом процессе и AS > О при необратимом процессе. [c.127]

В связи с тем что в определении энтропии фигурирует обратимый процесс, а также поскольку все естественные процессы в какой-то мере необратимы, необходимо обсудить, что же подразумевается под изменением энтропии, вызванным изменением состояния системы в результате необратимого процесса. Чтобы ответить на этот вопрос, вначале заметим, что, как было установлено в разд. 12.2, изменение энтропии при переходе системы между заданными устойчивыми состояниями зависит лишь от термодинамических характеристик системы в этих состояниях. Таким образом, если нас интересует изменение энтропии системы, то совершенно неважно, каким путем произошло изменение состояния системы — обратимым или необратимым. В случае обратимого процесса помимо того, что устойчивыми являются начальное и конечно [c.165]

СОСТОЯНИЯ, в системе также реализуется непрерывная последовательность устойчивых состояний. В случае же необратимого процесса такой последовательности нет, однако если система исходит из идентифицируемого устойчивого состояния и по установлении равновесия после завершения необратимого процесса вновь находится в некотором идентифицируемом устойчивом состоянии, то выражение изменение энтропии будет все-таки осмысленным. Кроме того, поскольку изменение энтропии при переходе между двумя устойчивыми состояниями зависит лишь от характеристик этих состояний, оно не зависит от характера процесса перехода. Следовательно, для вычисления изменения энтропии в результате некоторого необратимого процесса перехода между устойчивыми состояниями 1 и 2 можно применить равенство (12.6) к любому обратимому процессу перехода между этими состояниями, так что [c.166]

Следовательно, изменение энтропии 45 = 52 — 51 при адиабатическом, процессе никогда не может быть отрицательным оно или равно нулю (при обратимом процессе), или больше нуля (при необратимом процессе). [c.67]

Так как в изолированной системе всякий процесс изменения состояния системы является по условию адиабатическим, то из уравнения (3-18) вытекает, ЧТО энтропия изолированной системы не может убывать она или возрастает (при необратимых процессах), или остается постоянной (при обратимых процессах). [c.67]

Но энтропия есть однозначная функция состояния тела, меняющаяся при переходе тела из одного состояния в другое на вполне определенную величину, независимо от того, как — обратимо или необратимо — был осуществлен этот переход. Так как последовательность состояний, проходимых газом в воображаемом обратимом процессе, та же самая, что и в действительном процессе течения, то изменение энтропии в обоих процессах должно быть одинаково. [c.194]

Вместе с возрастанием энтропии уменьшается полезная работа, производимая изолированной системой при необратимых процессах изменения ее состояния. Наибольшую полезную работу производит изолированная система при обратимых процессах, когда энтропия ее не изменяется. Чем больше возрастает энтропия, т. е. чем более необратим процесс, тем меньше полезная работа, производимая системой. Таким образом, между ростом энтропии и уменьшением работоспособности изолированной системы суш,ествует прямо пропорциональная зависимость, которая может быть выражена аналитически. [c.59]

Изменение энтропии для необратимого адиабатного процесса не равно нулю. Действительно, при I <7 = 0 уравнение (7. 26) примет вид [c.142]

Второй закон термодинамики объясняет природу обратимых процессов обратимыми процессами называются такие, у которых сумма энтропии всех тел, участвующих в процессе, остается неизменной. При необратимых процессах, т. е. при таких изменениях состояния тел, которые протекают в условиях нарушенного теплового равновесия, энтропия всей системы увеличивается. Энтропия изолированной системы тел никогда и ни при каких обстоятельствах не может быть уменьшена. [c.576]

Полученное выражение нужно понимать следующим образом. Если необратимый процесс протекает между теми же двумя состояниями, что и обратимый, то изменение энтропии у обоих процессов будет одинаково, так как энтропия — параметр состояния сумма количеств подведенного тепла, деленных на абсолютную температуру источника тепла, у необратимого процесса будет меньше, чем у обратимого. Напротив, если в таких двух процессах, обратимом и необратимом, количества тепла равны, так же как и температуры источников тепла, то при одном и том же начальном состоянии конечные состояния окажутся разными, а именно, значение энтропии конечного состояния у необратимого процесса будет больше, чем у обратимого. Так, для обратимого адиабатического процесса [c.48]

Характер изменения энтропии позволяет все процессы разделить на две группы. Первую группу составляют необратимые процессы, протекающие с увеличением энтропии. Вторую группу составляют обратимые процессы, при которых энтропия не изменяется. [c.43]

К задаче 1.10. Процесс расширения газа в пустоту является необратимым, поэтому, несмотря на его адиабатичность, энтропия газа при этом увеличивается AS = S, — Sj > G). Основываясь на том, что, согласно второму закону термодинамики, энтропия является однозначной функцией состояния, величину изменения энтропии AS при необратимом процессе можно найти, переводя систему из начального состояния в конечное каким-либо квазистатическим путем и определяя AS по этому пути. В случае идеального газа в качестве такого пути можно взять изотермический процесс, поскольку при расширении газа в пустоту температура в начальном и конечном состояниях одинакова. Поэтому имеем [c.55]

Замечательно, что формула (7.18) остается при этом в прежнем виде, но под изменениями энтропии следует уже понимать общие изменения, вызванные не только обменом энергией и веществом между системой и внешней средой (d5 ), но и внутренними необратимыми процессами в системе (dS "), т. е. [c.70]

Изменение энтропии при необратимых процессах. Пусть тело из начального состояния 1 в результате необратимого процесса переходит в состояние 2. Состояния / и 2 предполагаются равновесными (или во всяком случае характеризуются определенными значениями энтропии), а относительно необратимого процесса не делается никаких ограничивающих предположений. Выясним, как изменится энтропия тела в результате рассматриваемого необратимого процесса. Для этого предположим, что тело из конечного состояния 2 возвращено к исходному состоянию 1 путем обратимого перехода 2а1 (рис. 2.22). Цикл 12а1 является необратимым из-за необратимости [c.60]

Любая необратимость процессов преобразования энергии приводит к уменьшению фактической работы, отдаваемой пот>ребителю, по сравнению с максимально возможной работой, определяемой уравнениями (736), (739), (740). Потери возможной работы при этом выражаются через изменения энтропии, вызванные необратимостью процессов. [c.373]

На примере процесса теплопроводимости в системе показать, что допущение локального равновесия позволяет вычислить при переходе от отдельных элементов объема к системе в целом изменение энтропии, вызванное необратимостью этого процесса. [c.262]

Процесс расширения газа в пустоту является необратимым, поэтому, несмотря на его адиабатность, энтропия газа при этом увеличивается (AS=S2-5i >0). Учитывая, что энтропия является однозначной функцией состояния, изменение энтропии AS при необратимом процессе можно найти, переводя систему из начального состояния в конечное каким-либо равновесным путем и определяя Д5 по этому пути. В данном случае в качестве такого [c.328]

Энтропия адиабатно замкнутой системы при обратимых процессах остается без изменения, а при необратимых увеличивается. Таким образом, энтропия такой системы никогда не может умень[цаться. [c.75]

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]

Большинство изучаемых в природе термодина.У1ических систем -открытые системы, т е, способные обмениваться энергией с внешней средой. Классическая термодинамика рассматривает в основном равновесные состояния системы, в которых параметры не изменяются во вре.мени, В открытых же системах реакции и соответствутощие энергетические превращения происходят постоянно, поэтому нужно знать скорости трансфор.мации энергии в каждый момент времени. Это значит, что в энергетических расчетах нужно учитывать фактор времени, для чего необходимо сочетать термодина.мический и кинетический подходы к описанию свойств открытой системы. Проблема заключается в том, чтобы понять, как связано изменение энтропии с параметрами процессов в открытой системе и выяснить, можно ли предсказать общее направление необратимых процессов в открытой системе по изменению ее энтропии. Главная трудность при решении этой проблемы состоит в том, что необходимо учитьшать изменение всех термодинамических величин во времени непосредственно в ходе процессов в открытой системе. [c.65]

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]

Рассмотрим изолированную систему, состоящую из рабочего тела или совокупности рабочих тел и окружающей среды. Обозначим изменение энтропии окружающей среды при обратимых изменениях состояния системы через АЗдб, а при необратимых изменениях —Из.менение энтропии рабочих тел, одинаковое между одинаковыми состояниями в обратимых и необратимых процессах, обозначим з — 1. Тогда, согласно формулам (1.131) и (1.144), для изменения энтропии всей изолированной системы можно написать при обратимых процессах Азаб + а — 5 = 0 при необратимых процессах + За — 1 > 0. Из этих уравнений следует, что [c.59]

Упруго-пластическое тело принадлежит к системам с мгновенной реакцией (5гу, == 0). Введение дополнительной гипотезы о существовании поверхности нагружения и применение квазитермодинамического постулата Драккера, по-видимому, наиболее просто позволяют получить ассоциированный закон течения, лежащий в основе современной теории упругопластических сред. Вместо постулата Драккера можно использовать также следующие два допущения а) вся необратимая работа переходит в тепло, б) скорость приращения энтропии максимальна возможно принять и некоторые другие допущения. Согласно ассоциированному закону роль эксперимента, кроме определения термоупругих констант, сводится к определению поверхности нагружения и ее изменения при необратимых процессах деформирования. Использование дополнительных физических принципов дает возможность найти в специальной форме функционалы ijmn И Сц ИЗ меньшего числа опытов. Тело называют идеально упругопластическим, если соответствующая поверхность нагружения не изменяется при любо 1 процессе деформирования (в этом случае ее называют также поверхностью текучести или условием текучести). [c.369]

Различие в выражениях для dQ при обратимом и необратимом процессах заключается, таким образом, в том, что в первом случае элементарная работа равна pdVy а во втором p dV, т. е. при необратимом процессе собственное давление тела заменяется давлением окружающей среды. Такой подход позволяет сделать ряд выводов об особенностях необратимых процессов (например, о том, что при расширении тела действительная работа в силу условия р > р меньше работы обратимого расширения при тех же условиях), однако только качественного характера. Причина заключается в том, что при этом не удается, вообще говоря, воспользоваться вторым началом термодинамики, так как для определения изменения энтропии надо в соответствии с уравнением (1.61) знать выражение для dQди ) которое неизвестно. Вот почему при подобном подходе выводы приобретают, как правило, форму неравенств, что делает невозможным полный количественный анализ необратимых процессов. Недостаточность указанного способа обусловливается тем, что в действительности необратимый процесс характеризуется большим числом переменных, чем процесс обратимый поэтому, не введя этих дополнительных переменных, нельзя вполне точно описать необратимый процесс. [c.44]

Перемешивание газов происходит во многом благодаря диффузии. При этом каждый газ расширяется не совершая внешней работы, теряя часть своей работоспособности. Смешение газов - процесс необратимый, поэтому особый интерес представляет энтропийный анализ, позволяюший найти изменение энтропии от необратимости. Представим мысленно, что образование смеси протекает в два этапа. Па первом этапе перегородки между компонентами становятся эластичными и хорошо теплопроводными. Тогда в результате деформаций и теплообмена, протекаюш их обратимым способом, выравниваются температуры и давления компонент (они станут и Гсм) и изменяются объемы газов. Энтропия такого состояния будет [c.34]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...