Энтропия и второе начало термодинамики

ЭНТРОПИЯ И ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ [c.56]

Энтропия и второе начало термодинамики 57 [c.57]

Первое и второе начала термодинамики позволяют вычислить химическое сродство W только с точностью до некоторой неопределенной функции /(Г) (см. 48). Чтобы определить эту функцию, нужны в дополнение к обоим началам термодинамики новые опытные данные о свойствах тел. Поэтому Нернстом были предприняты широкие экспериментальные исследования поведения веществ при низкой температуре. В результате этих исследований и было сформулировано третье начало термодинамики, по мере приближения температуры к- О К энтропия всякой равновесной системы при изотермических процессах перестает зависеть от каких-либо термодинамических параметров состояния и в пределе (Г= О К) принимает одну и ту же для всех систем универсальную постоянную величину, которую можно принять равной нулю. [c.91]

Равенство (2.73) содержит внешние параметры системы а ,. . ., <а , температуру Г, внутреннюю энергию системы U, являющуюся функцией состояния системы, и их дифференциалы оно называется термодинамическим тождеством. Термодинамическое тождество является основным соотношением термодинамики, объединяющим первое и второе начала термодинамики. Из него следует, что энтропия S есть такая функция состояния, дифференциал которой [c.72]

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]

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]

Эта формула, объединяющая первое и второе начала термодинамики, применима к любому обратимому изменению состояния системы с постоянной массой (постоянным числом частиц). Если масса системы может изменяться, то ее энергия зависит также от числа частиц в ней. Обозначим через л изменение внутренней энергии системы при добавлении к ней одной частицы в условиях, когда энтропия и объем системы сохраняются неизменными. При добавлении dN частиц энергия системы изменится, очевидно, на ndN. Поэтому в общем случае все возможные обратимые изменения энергии системы можно выразить уравнением [c.112]

Статистическое толкование сущности энтропии и второго закона термодинамики явилось шагом вперед в объяснении физического смысла протекающих в природе явлений. Основываясь на статистическом объяснении второго начала, Больцман показал, что ни одна система в принципе не может находиться в состоянии полного равновесия, так как в ней обязательно происходят флуктуации. [c.98]

В условиях современного состояния термодинамики объединение постулатов и принципов второго начала термостатики и второго начала термодинамики уже не может быть оправдано во-первых, вывод о существовании энтропии и абсолютной температуры как функций состояния термодинамических систем не имеет никакого отношения к необратимости явлений в природе — эти функции существуют независимо от того, возрастает или убывает энтропия изолированных систем, или энтропия изолированных систем сохраняет неизменную величину во-вторых, для построения математического выражения принципа существования абсолютной температуры и энтропии (второе начало термостатики) необходимо и достаточно ограничиться привлечением симметричного постулата (второго), т. е. указание о направлении наблюдаемых необратимых явлений (тре- [c.6]

На основании первого и второго начал термодинамики можно определить лишь изменение энтропии. Для термодинамического определения абсолютного значения энтропии необходимы новые данные, которые могут быть получены при исследовании различных химических и физических процессов при очень низких температурах. Экспериментально установлено, что энтропия чистого кристаллического вещества при абсолютном нуле (или при температуре, близкой к нему) равна нулю. Это и есть формулировка третьего начала термодинамики. Исходя из этого экспериментального закона и с использованием других законов термодинамики, можно вычислить энтропию вещества и при более высоких температурах. [c.84]

Как нам уже известно, любая реальная система, которая претерпевает цикл операций и возвращается в свое начальное состояние, функционирует, только увеличивая энтропию внешней среды, с которой данная система находится в контакте. Это также означает, что ни на какой ступени цикла сумма изменений энтропии системы и внешней среды не может быть отрицательной. Если бы эта сумма была отрицательной, то это означало бы, что можно завершить цикл с помощью обратимого преобразования, не внося никакого вклада в изменение энтропии. Суммарным результатом такого циклического процесса было бы уменьшение энтропии. Следовательно, второе начало термодинамики допускает еще одну формулировку [c.93]

Первое и второе начала термодинамики задают энергию и энтропию как функцию состояния многих переменных, т. е. 11 — U S,V,Nk) и 3 — 3(17,У,Нк). Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) воспользовался хорошо разработанной теорией функций многих переменных для получения большого числа соотношений между термодинамическими величинами. Использованный им метод носит общий характер, и полученные соотношения называются соотношениями Максвелла. [c.145]

Таким образом, энтропия изолированной системы в каком-либо состоянии пропорциональна натуральному логарифму вероятности данного состояния. Так как природа стремится от состояний менее вероятных к состояниям более вероятным, энтропия изолированной системы уменьшаться не может. Эти два утверждения являются, по сути дела, статистической и феноменологической формулировками второго начала термодинамики. Различие между ними состоит в следующем. Статистическая формулировка утверждает, что в изолированной системе процессы, сопровождающиеся возрастанием энтропии, являются наиболее вероятными (но не являются неизбежными), в то время как феноменологическая формулировка считает такие проце<,хы единственно возможными. [c.28]

Сокращенная формулировка второго начала термодинамики гласит, что энтропия системы может только возрастать (или оставаться постоянной). Это утверждение непосредственно применимо лишь к системам 1 и 2 класса. Системы 3 и 4 классов способны к уменьшению энтропии благодаря поступлению тепла или вещества извне. [c.7]

Свойство функции Е изменяться лишь в одном направлении наводило на мысль о существовании глубокой связи между ее односторонним изменением и возрастанием энтропии S при приближении системы к равновесию. Больцман выполнил прямые расчеты Е для равновесного газа и показал, что с точностью до обратного знака значение Е равно значению энтропии S. Вели-чш-а Е имеет прямое отношение ко второму началу термодинамики,— пишет он. —. .. Это есть аналитическое доказательство второго начала термодинамики, построенное на совсем ином пути, чем это до сих пор было . [c.85]

Второе начало термодинамики устанавливает существование у всякой равновесной системы другой однозначной функции состояния — энтропии, которая, однако, в отличие от внутренней энергии не изменяется у изолированной системы только при равновесных процессах и всегда возрастает при неравновесных процессах аналогично ведет себя энтропия и адиабатных систем. [c.49]

Положение о существовании у всякой термодинамической системы новой однозначной функции состояния—энтропии S, которая при адиабатных равновесных процессах не изменяется, и составляет содержание второго начала термодинамики для равновесных процессов. [c.58]

Остается также прежней формулировка второго начала термодинамики в виде закона о существовании и возрастании энтропии, другие же формулировки этого начала изменяются. Выберем за исходное такое выражение второго начала, которое непосредственно следует из опыта по превращению теплоты в работу и работы в теплоту. [c.142]

В гл. 3 мы отмечали, что второе начало термодинамики устанавливает, во-первых, общую закономерность превращения теплоты в работу и, во-вторых, выражает специфические закономерности как обычных, так и необычных систем. Общая закономерность превращения теплоты в работу в обоих случаях систем состоит в том, что при таком превращении в замкнутом круговом процессе часть теплоты непременно отдается рабочим телом другим телам. Этот (первый) элемент компенсации, который в случае обычных систем совпадает со вторым элементом компенсации (изменением термодинамического состояния других тел), приводит к существованию энтропии у равновесной системы (см. 13). Отсюда следует, что второе начало, сформулированное Каратеодори, не изменяется вблизи каждого состояния любой термически однородной системы существуют такие состояния, которые недостижимы из него адиабатным путем. Это означает, что у всякой равновесной системы в состоянии с отрицательной абсолютной температурой (как и в случае обычных систем) существует энтропия как функция ее состояния [c.142]

Впервые релятивистское обобщение термодинамики было проведено в 1907 г. Планком. Он исходил из допущения, что уравнения первого и второго начал сохраняют свой вид во всех неинерциальных системах отсчета, и, установив инвариантность энтропии, нашел один и тот же релятивистский закон преобразования температуры Т и количества теплоты Q при движении тела со скоростью V (см. 39) [c.149]

Нелинейная термодинамика коренным образом изменяет статус второго начала термодинамики. Действительно, этот закон, как видим, определяет не только разрушение структур при необратимых процессах вблизи равновесного состояния, но и возникновение структур при необратимых процессах вдали от равновесия открытой системы. Отражая необратимость всех реальных процессов, второе начало выражает, таким образом, закон развития материи. Такое понимание второго начала термодинамики снимает кажущееся противоречие между этим законом о возрастании энтропии и беспорядка в замкнутой системе и теорией эволюции Дарвина о возникновении все более сложных и самовоспроизводящихся структур в живой природе. Заметим, что дело здесь не только в том, что живая система является открытой, поскольку вместе со средой она образует закрытую систему, энтропия которой также возрастает при усложнении живой системы. [c.281]

Принципиальное различие форм передачи энергии (теплообмен и передача работы) в наибольшей мере сказывается в последующих построениях второго начала термостатистики (принцип существования энтропии) и второго начала термодинамики (принцип возрастания энтропии), причем выясняется, что выполнение рабочим телом внешней работы и изменение энергии внешнего положения рабочего гела должны быть отнесены к одной и той же категории явлений. На этом основании в последующих построениях первого начала термодинамики изменения энергии внешнего положения рабочего тела (А с/ = А с+А г) включены в состав внешней работы тела ЬЬ = ЬЬ сг- -(1Е , 2). Тем самым снимается известное утверждение, что соотношения термодинамики сохраняют силу лишь для покоящихся систем. [c.33]

Па1езность понятия энтропии и второго начала термодинамики зависит от нашей способности определить энтропию физической системы так, чтобы ее можно было вычислить. Если определена энтропия состояния сравнения, или стандартного состояния, 5о, то по соотношению (3.3.3) энтропия произвольного состояния Зх может быть получена с помощью обратимого процесса, преобразующего состояние О в состояние X (рис. 3.6)-. [c.94]

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]

Рассмотрим вначале обратимый изоэнтропический процесс изменения состояния тела, характеризующийся постоянством энтропии тела S = onst. В этом случае из первого и второго начал термодинамики [c.96]

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]

Суи ,ествование Г. э. есть следствие первого и второго начал термодинамики. Она связана с внутренней энергией U и энтропией S соотногаен1тем F U—TS (для Г. э. используют также обоаначения А или ). Изменение Г. э. при квазистатич. процессе равно dF= — SdT—PdV, следовательно, убыль Г. э. при изо-термич. процссео равна полной работе, совершаемой системой. Энтропию и давление можно получить, дифференцируя Г. э. по Г и V — dF/OT)i/, Р — dF dV)T. Это означает, что Г. э. есть характеристич, ф-ция в переменных Т и V. Для мпогокомпопептных систем dF—- — SdT—Pd V+ где dNi — приращение [c.429]

В наиболее общей форме условия равновесия можно получить исходя из первого и второго начал термодинамики. Само второе начало в фор Мулировке Клаузиуса дает ключ для получения условий равновесия при равновесии энтропия изолированной системы максимальна. Это означает, что все самопроизвольные процессы, протекающие в изолированной системе, сопровождаются увеличением энтропии. Например, диффузия атомов и химические реакции приводят к увеличению энтропии. [c.158]

В 1 настоящей главы был взят простой пример аналогии между дифференциальным уравнением упругого режима и уравнениями математической физики (уравнением теплопроводности). В более общей постановке замкнутая система определяющих дифференциальных уравнений, как видно из 3, должна включать уравнения неразрывности, уравнения движения, уравнение баланса энерх ии, (полученное на основе первого и второго начал термодинамики с учетом уравнения баланса энтропии), уравнение момента количества движения, а также уравнения состояния для фильтрующегося флюида и продуктивного коллектора. Для многофазных смесей аналогичные уравнения составляются для каждой фазы смеси и для всей смеси в целом. [c.353]

При традиционном решении этого противоречия обращают внимание на то, что системы, рассматриваемые в термодинамике, настолько сложны (содержат большое число взаимодействующих частиц), что мы вьшуждены вводить приближения. Должно быть, и второе начало термодинамики связано с этими приближениями Некоторые авторы заходят даже так далеко, что утверждают, будто энтропия выражает неполноту нашего знания [c.10]

Самопроизвольные (а значит, и неравновесные) процессы в изолированной системе всегда приводят к увеличению энтропии. Это положение предстаЕ)ляет собой наиболее общую формулировку второго начала термодинамики для неравновесных процессов, известную под названием принципа возрастания энтропии. [c.27]

Уравнения газовой динамики необходимо дополнить условием неубывания энтропии в частице, выражающим второе начало термодинамики. Это условие приводит к тому, что в потоке газа могут существовать ударные волны т.е. такие линии разрыва функций w, i , р, р, которые приводят к увеличению энтропии и плотности газа, но не существуют линии разрыва, за которыми энтропия и плотность потока уменьщаются. [c.51]

Полученное соотношение (7.61) позволило Больцману пойти дальше и трактовать функцию —кН как энтропию 5 не только равновесного, но и неравновесного газа, а Я-теорему Больцма на — как статистическое обоснование второго начала термодинамики для неравновесных процессов. Такая интерпретация Я-тео-ремы вызвала возражения И. Лошмидта (1876) и ученика М. Планка Э. Цермело (1896). [c.122]

В виде оформленной научной системы, исходящей из работ Карно и закона сохранения и превращения энергии, термодинамика появилась в 50-х годах XIX в. в трудах Клаузиуса и Томсона (Кельвина), давших современные формулировки второго начала термодинамики и введпгих важнейшие понятия энтропии и абсолютной температуры. Основным методом исследования термодинамики XIX в. был метод круговых процессов. [c.11]

Второе начало термодинамики представляет собой зав он об энтропии. Проявлением действия этого закона является, например, самопроизвольный переход леплоты от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой при соприкосновении, невозможность процессов, единственным результатом которых было бы превращение теплоты в работу, и др. [c.12]

Таким образом (см. 13, 17), второе начало термодинамики выражает закон о существовании энтропии у всякой равновесной системы и неубывании ее при любых процессах в изолированных и адиабатно изолированных системах. [c.52]

Совпадение нулевой изотермы с адиабаго следует из грсгьсго начала термодинамики, его нельзя доказать на основе первого и второго начал. Однако в некоторых работах это доказывается . Указать ошибку в одном из таких доказательств изобразим в S, Г-координатах изотерму АН (рис. 29) и устремим ее к оси энтропия. Тогда 5Q - 0. Следовательно, мы, ничего не зная о трегьем начале, получим, что 5 О при 7 ->0К. [c.176]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...