Второе начало и понятие энтропии

Второе начало и понятие энтропии [c.88]

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 и введших важнейшие понятия энтропии и абсолютной температуры. Основным методом исследования в термодинамике XIX в. был метод круговых процессов. [c.10]

Гл. V. Основные понятия и уравнения термодинамики 5. Второе начало термодинамики и понятие энтропии [c.228]

Второе начало термодинамики и понятие энтропии 229 [c.229]

Статистическое рассмотрение различных процессов, происходящих в замкнутой системе, лишает понятие необратимости того абсолютного значения, которое оно получило в феноменологической термодинамике. Всякий действительный процесс, происходящий, например, в изолированной системе, является в принципе и необратимым, и обратимым, поскольку он может сопровождаться как возрастанием энтропии, так и уменьшением или сохранением ее на постоянном уровне, т. е. может быть обращен в любом направлении. Такой обращающийся характер. действительных процессов основывается на строгой обратимости элементарных молекулярных, внутримолекулярных и внутриатомных двия ений. Однако вероятность обращения действительного процесса, т. е. вероятность того, что процесс изменения состояния изолированной системы пойдет не в сторону возрастания энтропии, а в сторону уменьшения ее, крайне мала. Поэтому, если процессы, противоречащие принципу необратимости, и встречаются в природе, то настолько редко и в таком ничтожном масштабе, что нисколько не лишают силы термодинамическую трактовку второго, начала термодинамики и не обесценивают ее значения. [c.95]

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]

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]

Существует, однако, другой метод установления соотношения (2.13), более общий и непосредственно вытекающий из второго начала термодинамики (точнее из второй формулировки этого начала), не вызывающий необходимости обращения к циклу Карно. Очевидно, что цикл Карно в сфере развития понятий и приложений второго начала термодинамики имеет всего лишь частное значение и поэтому не вполне логично обосновывать с его помощью существование энтропии. Более убедительным является анализ цикла Карно на основе введенного независимо от него понятия энтропии. Как это можно сделать, ясно из нижеследующего. [c.84]

Дальнейшее развитие идеи Карно получили в работах многих ученых так, английский ученый В. Томсон (Кельвин) разработал основные положения второго начала термодинамики, доказал существование термодинамической температуры немецкий ученый Р. Клаузиус развил и обобщил идеи Карно, ввел в термодинамику понятие энтропии. [c.10]

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]

Соотношение (II, 10), так же как и (II, 11), в литературе о-сит название уравнения второго начала термодинамики. Уравнение второго начала было введено в науку около ста лет назад Клаузиусом, который разработал особую систему обоснования понятия энтропии. Содержание этой системы и ее критика будут даны в 21. [c.38]

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]

И дальше Этот шаг, — т. е. освобождение понятия энтропии от экспериментального искусства человека и вместе с тем возвышение второго начала термодинамики до системы реального принципа,— является главным результатом научной деятельности Людвига Больцмана. Он состоит в том, что понятие энтропии полностью приводится к понятию вероятности, С этой точки зрения становится понятным введенное мною выше вспомогательное понятие о предпочтении , которое природа оказывает некоторым состояниям.. . Благодаря этой точке зрения второе начало термодинамики сразу теряет свое изолированное положение предпочтение природы перестает быть таинственным, и принцип энтропии оказывается связанным в качестве обоснованного закона исчисления вероятностей с введением атомистики в физическую картину мира. [c.602]

В 1876-1880 гг. Больцман ввел понятие энтропии на основании рас смотрения вероятности термодинамического состояния системы. Прг этом Больцман исходил из того, что любая термодинамическая системе состоит из множества элементарных частиц (молекул, атомов), которые находятся в состоянии непрерывного хаотического движения. Таким образом, в основу второго начала были положены одновременно и механические, и статистические закономерности, присущие всем реальным физическим телам. [c.268]

Математическое выражение принципа существования энтропии термодинамической системы эквивалентно описанию свойств этой системы, например, в построении принципа существования энтропии идеальных газов ( 4). На этом основании общее построение принципа существования энтропии в дальнейшем осуществляется на базе независимого симметричного постулата, сохраняющего силу при любом направлении необратимых явлений в изолированной системе ( 1). Введение понятия внутреннего теплообмена (6Q ) и математического выражения принципа сохранения энергии в форме первого начала термостатики (6Q=6Q + + bQ = dU+AbL) дает возможность обобщить математическое выражение принципа существования энтропии классической термодинамики (обратимые процессы) до уровня второго начала термостатики как математического выражения принципа существования энтропии и абсолютной температуры для реальных процессов любых термодинамических систем. [c.54]

Молекулярно-кинетическое истолкование первого начала термодинамики, закона сохранения энергии, было первоначально основной идеей кинетической теории материи. Главной заслугой Больцмана является молекулярно-кинетическое истолкование второго начала термодинамики и установление статистического смысла понятия энтропии. [c.11]

Перейдем теперь к другим формам второго начала, где существенную роль играет понятие энтропии и родственные ему понятия свободной энергии и термодинамического потенциала. [c.60]

Клаузиус Рудольф Юлиус Эмануэль (1822-1888)-немецкий физик, прославившийся своими работами в области кинетической теории газов и термодинамики и прежде всего как автор второго начала термодинамики. Первым ввел в физику понятие энтропии. Необоснованно распространив на всю нашу Вселенную законы, справедливые лишь для термодинамически замкнутых систем. Клаузиус пришел к вьшоду о так называемой тепловой смерти Вселенной. [c.242]

Как показано в этой главе, в основу понятия энтропии как функции состояния положена чисто макроскопическая концепция. Справедливость второго начала термодинамики уходит корнями в реальность необратимых процессов. В отличие от необратимых макроскопических процессов, которые мы наблюдаем вокруг, законы классической и квантовой механики симметричны во времени, т. е. согласно законам механики система, которая может эволюционировать из состояния А в состояние В, точно так же может эволюционировать из состояния В в состояние А. Например, спонтанный поток молекул газа из одной части сосуда, где газ имеет большую плотность, в другую часть сосуда, где газ имеет меньшую плотность, и обратный поток (последнее нарушает второе начало термодинамики) согласуются с законами механики. Процессы, которые второе начало термодинамики отвергает как невозможные, не нарушают законов механики. В то же время все необратимые макроскопические процессы, такие, как теплообмен, происходят вследствие движения атомов и молекул, что в свою очередь подчиняется законам механики теплообмен обусловлен межмолекулярными столкновениями, при которых происходит передача энергии. Каким образом необратимые процессы возникают из обратимого движения молекул Чтобы примирить обратимость механики с необратимостью термодинамики, Людвиг Больцман (1844-1906) предложил следующее соотношение между микроскопическими состояниями и энтропией [c.101]

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]

Верхняя граница применимости второго начала связана с ограничением применения термодинамики из-за ее второго исходного положения) к системам галактических размеров, поскольку у та их систем внутренняя энергия не аддитивна (так как вследствие дальнодействующего характера гравитациоиных сил энергия взаимодействия микроскопических частей космических систем сравнима с их внутренними энергиями), а понятия температуры и энтропии в классической термодинамике определены для аддитивных систем. Поэтому без обобщения исходных положений термодинамики для неаддитивных систем второе начало нельзя применять к большим участкам Вселенной и тем более ко Вселенной как целому. [c.72]

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]

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]

О. п.-— одно из осп. понятий равновесной макро-скопич. термодинамики. Действительно, первое начало термодинамики формулируется для О. п. в виде равенства du — 6Q 6А между бесконечно малым приращением энергии du н суммой подведённого тепла 6Q и элементарной работы совершаемой над системой при квазистатич. процессе, а второе начало термодинамики — в виде равенства dS — 6Q/T между дифференциалом энтропии dS и отношением к темп-ре Т в абс. шкале, что справедливо для О. п. Для необратимого процесса второе начало формулируется в виде неравенства dS > 6Q/ Т, ограничивающего возможные направления процесса. [c.383]

Второе начало термодинамики было сформулировано Клазиусом и Томсоном и связано с понятиями обратимых и необратимых процессов и энтропии. [c.24]

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]

Нами были рассмотрены замкнутые процессы. Однако в природе встречаются и незамкнутые процессы, к которым второе начало термодинамики также применимо. Более общую формулировку второго начала термодинамики, охватывающую и незамкнутые процессы, можно получить с понощью введения нового понятия — энтропии. [c.116]

Второе начало термодинамики отражает качественную сторону процессов и устанавливает их направленность. По сравнению с первым началом второе начало термодинамики носит менее рбщий характер и отражает принципы существования таких понятий, как абсолютная температура и энтропия, а также принцип возрастания энтропии. [c.6]

Кинетическая теория дает возможность довольно наглядно представить физический смысл энтропии. Теродииамический подход к объяснению этого понятия лишен такой наглядности и осуществляется через второе начало термодинамики на основании обратимых процессов если в какой-то "момент" обратимого процесса система поглощает количество тепла (1Р при абсолютной температуре Т, то при этом происходит бесконечно малое изменение энтропии [c.83]

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]

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 ...