Второй закон термодинамики Термодинамическая обратимость процессов

Аналитическое выражение (1.22), с помощью которого энтропия была записана как калорический параметр состояния, качественно связывает ее изменение с количеством теплоты и может служить математическим выражением второго закона термодинамики для обратимых термодинамических процессов [c.37]

Запишите математические выражения второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов, объясните термодинамический смысл энтропии. [c.44]

Далее, согласно второму закону термодинамики для обратимых термодинамических процессов отношение dQ / Т , где То - абсолютная температура, есть полный дифференциал некоторой функции состояния системы, называемой энтропией 8 [c.35]

Второй закон термодинамики утверждает, что суш,ествует аддитивная функция состояния термодинамической системы — энтропия. При обратимых процессах в адиабатически изолированной системе ее энтропия не изменяется, а при необратимых — увеличивается. В отличие от энергии значения энтропии изолированной системы зависят, следовательно, от характера происходящих в ней процессов в ходе релаксации энтропия изолированной системы должна возрастать, достигая максимального значения при равновесии. Выясним количественную меру энтропии, вытекающую из приведенной выше формулировки второго закона. [c.50]

Свойство энтропии возрастать в необратимых процессах, да и сама необратимость находятся в противоречии с обратимостью всех механических движений и поэтому физический смысл энтропии не столь очевиден, как, например, физический смысл внутренней энергии. Максимальное значение энтропии замкнутой системы достигается тогда, когда система приходит в состояние термодинамического равновесия. Такая количественная формулировка второго закона термодинамики дана Клаузиусом, а ее молекулярно-кинетическое истолкование Больцманом, который ввел в теорию теплоты статистические представления, основанные на том, что необратимость тепловых процессов имеет вероятностный характер. [c.76]

Принятый метод исследования является термодинамическим. Он опирается на основные положения термодинамики, знание которых является отправным пунктом при изучении термодинамических свойств веществ. К ним относятся первый и второй законы термодинамики, понятия о термодинамической температуре и энтропии, представления об обратимости и необратимости процессов и некоторые другие положения, вытекающие из первого и второго начал термодинамики. В книге не будут вводиться определения различных термодинамических величин (внутренней энергии, энтальпии, теплоемкости и т. д.), так как они даны в соответствующих курсах термодинамики. [c.5]

Второй вид необратимости — внешняя необратимость— связан с подводом или отводом теплоты. Обратимый (бесконечно медленный) подвод теплоты возможен, если разность температур источника теплоты и получающей теплоту термодинамической системы стремится к нулю. Если же эта разность температур имеет конечное значение, то процесс необратим, при этом степень необратимости тем больше, чем больше разность температур. В то время как внутренняя необратимость приводит к простым вредным последствиям в виде уменьшения работы, внешняя необратимость, связанная с передачей энергии в форме теплоты, имеет более сложную природу, обусловленную самой сутью второго закона термодинамики. Смысл и последствия необратимости при передаче теплоты будут более подробно рассмотрены в последующем (см. 10). [c.48]

Выражение (10.26) есть объединенное выражение первого и второго законов термодинамики для многокомпонентной системы переменного состава. Такие выражения можно получить и для трех других термодинамических потенциалов, основываясь на формулах (10.18), (10.22) и (10.23). Применительно к обратимым процессам выражения типа (10.26) становятся уравнениями, их называют основными термодинамическими уравнениями Гиббса. [c.248]

Прямой цикл Карно. Согласно второму закону термодинамики для осуществления термодинамического цикла нужно иметь как минимум два источника теплоты горячий (теплоотдатчик) с постоянной температурой Tj и холодный (теплоприемник) с постоянной температурой Та <С Tj. При этом и соблюдении еще условий обратимости подвод и отвод теплоты в цикле могут осуществляться только по изотермам Tj и Та. Однако две изотермы не могут образовать круговой процесс. Поскольку других внешних источников теплоты нет, обратимый переход между Ti и Та возможен лишь по адиабатам 2-3 и 4-1 (рис. 6.3, а). [c.105]

Равенство (15.35) связано со вторым законом термодинамики, сущность которого состоит в двух утверждениях. Первое называется теоремой Карно (у каждой термодинамической системы с) ществуют два свойства —ее абсолютная температура Т и ее энтропия S, такие, что в любом бесконечно малом обратимом процессе изменение количества тепла выражается формулой lQ=TdS). Второе утверждение носит название принципа возрастания энтропии, который формируется так в изолированной системе энтропия всех тел, входящих в нее, остается постоянной в течение обратимого процесса, увеличивается при необратимом (реальном) процессе и никогда не может уменьшиться AS 5 0. [c.460]

Обратимые процессы принципиально отличаются от необратимых, и это различие — суть второго закона термодинамики [1]. Именно это различие с необходимостью приводит к введению понятия энтропии (S) и формулировке второго закона термодинамики. Классическая формулировка этого закона, данная еще Клаузиусом, относится к изолированным системам, т. е. к системам, не обменивающимся с внешней средой ни энергией, ни веществом. В этой формулировке второй закон термодинамики лишь устанавливает существование функции S, монотонно возрастающей и достигающей максимума, когда система достигает термодинамического равновесия [c.125]

Важнейшим параметром состояния вещества является энтропия S. Изменение энтропии в обратимом термодинамическом процессе определяется уравнением, являющимся аналитическим выражением второго закона термодинамики [c.65]

Раздел 2 — Термодинамика квазистатических (обратимых) процессов и состояний равновесия (обратимые изотермические процессы свободная энергия системы математические теоремы об интегрирующем множителе линейных форм в полных дифференциалах основное уравнение термодинамики обратимых процессов энтропия равенство Клаузиуса следствия основного уравнения термодинамики обратимых процессов, относящиеся к равновесным состояниям общие формулы, относящиеся к свободной энергии абсолютная термодинамическая температурная шкала цикл Карно следствия второго начала,. касающиеся обратимых процессов расширения и нагревания газа или жидкости связь эффекта Джоуля—Томсона с уравнением состояния применение этого эффекта для охлаждения газов магнитный метод охлаждения термодинамика гальванического элемента равновесное излучение закон Кирхгофа закон Стефана—Больцмана для равновесного излучения характеристические функции). [c.364]

Т. А. Афанасьева-Эренфест, критически анализируя работу [56] Каратеодори, впервые показала в своих работах [2, 60], что второй закон термодинамики состоит из двух независимых утверждений, из которых первое относится к обратимым процессам, а второе — к нестатическим (необратимым) процессам, и четко установила различие между понятием об адиабатической недостижимости определенного состояния из другого состояния с помощью обратимого перехода и понятием о необратимости термодинамического процесса. [c.22]

Мы рассмотрим только обратимый процесс, т. е. сосредоточим свое внимание на явлениях, в которых состояние системы однозначно определяется термодинамическими переменными. Из первого и второго законов термодинамики известно, что когда происходит какое-либо изменение состояния в единице массы твердого [c.32]

Выражения (48), (49), (53) для обратимых и (55), (56) и (57) для необратимых циклов и процессов следует рассматривать в качестве наиболее общих выражений второго закона термодинамики. Все они содержат новую термодинамическую величину — энтропию, поэтому второй закон термодинамики можно назвать законом энтропии, в то время как первый закон термодинамики — законом энергии. [c.57]

Анализ работы тепловых двигателей, выявление основных факторов, влияющих на экономичность, сравнение между собой таких двигателей возможно при рассмотрении идеальных циклов. Это замкнутые и обратимые циклы, в которых отсутствуют какие-либо потери энергии, не обусловленные согласно второму закону термодинамики необходимостью отдачи теплоты холодному источнику. Рабочим телом является идеальный газ, количество, теплоемкость и химический состав которого в цикле не изменяются. В основе работы тепловых двигателей лежит прямой тепловой цикл, состоящий из термодинамических процессов, при которых линия расширения лежит выше линии сжатия и обусловливает получение положитель- [c.257]

Известно, что второй закон термодинамики устанавливает основные положения учения об обратимых и необратимых процессах и о равновесии термодинамических систем. Это учение имеет большое значение и при исследовании химических процессов, так как позволяет найти условия для химического равновесия и выразить их через величины, определяющие состояние системы, выяснить влияние на них температуры и давления. [c.190]

Пользуясь вторым законом термодинамики, английский физик Кельвин в 1848 г. предложил совершенно точную и равномерную, не зависящую от свойств рабочего вещества шкалу, получившую название термодинамической температурной шкалы (шкалы Кельвина). Последняя основана на уравнении термодинамики для обратимого процесса (цикла Карно), имеющем вид [c.56]

Термодинамический анализ обратимых и необратимых процессов. Термодинамический анализ основывается на первом и втором началах термодинамики, из которых математическим путем выводятся относящиеся к рассматриваемому явлению закономерности. Эти частные закономерности столь же достоверны, как и сами фундаментальные законы, положенные в основу термодинамики. Если учесть, что термодинамический метод может применяться к самым разнообразным явлениям, то станет вполне очевидна общность этого метода. [c.158]

Вывод о существовании энтропии 5 и абсолютной температуры Т как термодинамических функций состояния любых тел составляет основное содержание второго начала термодинамики (по терминологии Н. И. Белоконя — второго начала термостатики). Математическое выражение в форме равенства 6Q= 8Q +6Q = TdS распространяется на любые процессы — обратимые и необратимые. В качестве постулата для вывода этого закона может быть использовано утверждение, что температура есть единственная функция состояния, определяющая направление самопроизвольного теплообмена между телами, т. е. между телами и элементами тел, не находящимися в тепловом равновесии, невозможен одновременный и самопроизвольный (по балансу) переход теплоты в противоположных направлениях — от тел более нагретых к телам менее нагретым и обратно [7]. Из этого постулата вытекает ряд важных следствий о невозможности одновременного осуществления полных превращений теплоты в работу и работы в теплоту (следствие 1), о несовместимости адиабаты и изотермы (следствие 2), теорема о тепловом равновесии тел (следствие 3) [7]. [c.57]

При изучении равновесных и обратимых термодинамических процессов идеальных газов должны быть выявлены во-первых, закономерность изменения основных параметров, характеризующих состояние рабочего тела во-вторых, особенности реализации условий первого закона термодинамики. [c.20]

Это соотношение, охватываюш,ее первый и второй законы термодинамики, называют термодинамическим тождеством. Все выведенные уравнения применимы для обратимых циклов и процессов. Для необратимых циклов имеется выражение [c.74]

Второй закон термодинамики устанавливает также, что максимальную работу можно получить от системы только при условии аротекания в ней термодинамически обратимых процессов. [c.139]

МИКИ. Многочисленные разработки приложения основных следствий второго закона термодинамики к расчету тепловых процессов показали, что наиболее рациональным является использование следствий понятия обратимости и необратимости процессов максимально возможной работы (эксергии) и величины Го2А5 — потерь возможной работы (эксергетических потерь). Эксергия дает представление о предельных возможностях преобразования энергии при обратимых процессах. Эксергети-ческие потери характеризуют степень отклонения необратимых (т. е. реальных) процессов от обратимых. Использование эксергии как количественной характеристики обратимых процессов, и эксергетических потерь как количественной характеристики необратимых (реальных) процессов составляет суть термодинамического метода анализа энергетических установок. [c.9]

Как было установлено в предыдущем параграфе, первый закон термодинамихн постулирует взаимный переход механической и тепловой энергии одной в другую. Соотношение, выражающее переход тепла и работы в кинетическую и внутреннюю энергни во время термодинамического процесса, заключено в уравнении энергии. Однако первый закон оставляет без ответа вопрос, является ли этот переход обратимым или необратимым. Все реальные процессы необратимы, но обратимые процессы представляют очень полезную идеализацию, так как во многих ситуациях диссипацию энергин можно считать пренебрежимо малой. Основной критерий необратимости содержится во втором законе термодинамики, который устанавливает некоторые ограничения на производство энтропии. [c.187]

Прежде чем перейти к обсуждению второго закона термодинамики, необходимо ввести важное понятие ква статического, или обратимого, процесса. При изменении внешний условий в термодинамической системе происходит некоторый процесс. В течение этого процесса система в общем случае преходит через ряд состояний, не являющихся равновесными. Эти состояния нельзя охарактеризовать значениями нескольких термодинамических переменных, полностью определяющих равновесное состояние. (Представим себе, например, процесс свободного расширения газа в пустоту.) Определим квазистатический прои есс как процесс, при котором внешние условия меняются настолько медленно, что в течение всего процесса отклонением от равновесных состояний можно пренебречь. Такой процесс можно рассматривать как последовательность равновесных состояний и изобразить в виде кривой в пространстве термодинамических переменных. Квазиста-тические процессы обратимы в том смысле, что система может пройти через ту же последовательность состояний в обратном порядке, если при этом на каждой стадии процесса изменить направление теплообмена со средой и т. д. [c.14]

В 4.4 было показано, что аналитическое выражение второго закона термодинамики имеет вид йз dQ/T, т. е. энтропия системы при протекании в ней самопроизвольных необратимых процессов увеличивается и остается без изменения при протекании в ней обратимых процессов, но ни при каких условиях энтропия системы не может уменьшаться. Таким образом, критерием равновесия любой системы является максимальное значение энтропии. Для химических систем за критерий необратимости процессов и равновесия помимо энтропии могут быть выбраны такие параметры, как изохорный и изобарный термодинамические потенциалы, которые получаются из рассмотрения второго закона термодинамики для изохорно-изотермических и изобарно-пзо-термических химических систем [c.190]

Вывод о существовании энтропии и абсолютной температуры как термодинамических функций состояния любых тел составляет основное содержание второго начала термодинамики (по терминологии проф. Н. И. Белоконя — второго начала термостатики). Математическое выражение в форме равенства 5Q = 5Q + 50 = Тс18 распространяется на любые процессы — обратимые и необратимые. В качестве постулата для вывода этого закона может быть использовано утверждение, что температура есть единственная функция состояния, определяющая направление самопроизвольного теплообмена между телами . [c.48]

Термодинамика. Всё содержание термодинамики является в осн. следствием её двух начал первого начала — закона сохранения энергии — и второго начала, констатирующего необратимость макроскопич, процессов. Они позволяют ввести однозначные ф-ции состояний внутреннюю энергию и энтропию. В замкиутьгх системах внутр. энергия остаётся неизменной, а энтропия сохраняется только при равновесных (обратимых) процессах. При необратимых процессах энтропия возрастает, и её рост наиб, полно отражает определ. направленность процессов в природе. В термодинамике осн. величинами, задающими состояние системы,—термодинамическими параметрами — являются в простейшем случае давление, объём и темп-ра. Связь между ними даётся термич. ур-нием состояния, а зависимости ср. энергии от объёма и темп-ры — калорич. ур-нием состояния. Простейшее термич. ур-ние состояния— ур-ние состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева (см. Клапейрона уравнение). [c.315]

Сочинение М. А. Леонтовича имеет следующие построение и содержание Раздел 1 — Основные понятия и положения термодинамики (состояние физической системы и определяющие его величины работа, соверщаемая системой адиабатическая изоляция и адиабатический процесс закон сохранения энергии для адиабатически изолированной системы закон сохранения энергии в применении к задачам термодинамики в общем случае (первое начало термодинамики) количество тепла, полученное системой термодинамическое равновесие температура квазистатические (обратимые) процессы теплоемкость давление как внешний параметр энтальпия обратимое адиабатическое расширение или сжатие тела применение первого начала к стационарному течению газа или жидкости процесс Джоуля—Томсона второе начало термодинамики формулировка основного принципа). [c.364]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...