6. Второе начало термодинамики. Энтропия

Максимальная работа W_макс, которая может быть получена при данной убыли внутренней энергии ΔЕ в процессе перехода из состояния 1 в состояние 2, достигается лишь в том случае, если этот процесс обратимый. В соответствии с выражением для первого начала термодинамики при этом выделяется минимальная теплота Q_мин

Q_мин = ΔЕ - W_макс .

Максимально достижимый коэффициент полезного действия, характеризующий эффективность затрат внутренней энергии системы, соответственно равен

η_макс= W_макс / ΔЕ.

При необратимом процессе перехода из состояния 1 в состояние 2 производимая системой работа меньше W.

Чтобы рассчитать максимальный коэффициент h_макс при известном значении ΔЕ, необходимо знать величину W_макс или Q_мин

W_макс = ΔЕ - Q_мин, следовательно, η_макс = 1 - ΔЕ / Q_мин .

Величину Q_мин можно рассчитать на основе второго начала термодинамики с помощью термодинамической функции состояния, называемой энтропией.

Понятие энтропии ввел (1865 г.) немецкий физик Р. Ю. Клаузиус (1822-1888) - один из основателей термодинамики и молекулярнокинетической теории тепловых процессов. Термодинамическое определение энтропии в соответствии с Клаузиусом: энтропия представляет собой функцию состояния, приращение которой ΔS равно теплоте Q_мин подведенной к системе в обратимом изотермическом процессе, деленной на абсолютную температуру Т, при которой осуществляется процесс:

ΔS = Q_мин / Т.

Из формулы следует, что единица измерения энтропии Дж/К.

Примером обратимого изотермического процесса может служить медленное таяние льда в термосе с водой при 273°К. Экспериментально установлено, что для плавления 1 моля льда (18 г) необходимо подвести, по крайней мере, 6000 Дж теплоты. При этом энтропия системы "лед - вода" в термосе возрастает на ΔS = 6000 Дж: 273°К = 22 Дж/К.

При охлаждении термоса с водой при 273°К можно медленно отвести 6000 Дж теплоты, и при кристаллизации воды образуется 1 моль льда. Для этого процесса величина Q_мин в формуле имеет отрицательное значение. Соответственно, энтропия системы "лед - вода" при образовании 1 моля льда убывает на ΔS =22 Дж/К.

Аналогичным образом можно рассчитать изменение энтропии при любых изотермических физических и химических процессах, если известна теплота подводимая к системе или отводимая от нее при этих процессах. Как известно из физики, эта теплота может быть определена с помощью калориметрических измерений.

Таким образом, изменение энтропии, так же как и двух других функций состояния системы - внутренней энергии и энтальпии, представляет собой экспериментально определяемую величину. Физический смысл энтропии, как и внутренней энергии, отчетливо выявляется при рассмотрении с молекулярнокинетической точки зрения процессов, протекающих в изолированных системах.

Авторы: Дроздова М.В., Дроздов

<< Назад: Второе начало термодинамики. Свободная энергия Гиббса

>> Вперед: Формула Больцмана

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ История экономических учений. Конспект лекций

▪ Теория и методика воспитания. Шпаргалка

▪ Философия. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Токсичные вещества в экранах гаджетов 22.04.2020 Ученые Университета Саскачевана в Канаде всерьез обеспокоены потенциальной опасностью, которую для окружающей среды и здоровья людей представляют жидкокристаллические мономеры, используемые в производстве экранов телевизоров, компьютеров, планшетов и смартфонов. Из-за полужидкого состояния этих химических веществ, при сжигании они легко испаряются и попадают в окружающую среду как при производстве и переработке, так и в процессе эксплуатации электронной техники с жидкокристаллическими дисплеями. И токсическое воздействие этих химикатов, которому подвергаются находящиеся рядом люди, может оказать весьма негативное влияние на состояние их здоровья". Исследователи проанализировали токсичность 362 жидкокристаллических мономеров, которые чаще других используются в десяти различных отраслях электронной промышленности, и обнаружили, что почти 100 химических веществ, в том числе обычно встречающиеся в шести наиболее популярных моделях смартфонов, токсичны и несут потенциальную угрозу здоровью человека и состоянию окружающей среды. Установлено, что жидкокристаллические мономеры имеют свойство, подобное свойству диоксинов и антипиренов, негативно влиять на функционирование эндокринной и пищеварительной систем, в частности нарушать работу щитовидной железы и желчного пузыря, соответственно. Для оценки распространенности жидкокристаллических мономеров в окружающей среде ученые изучили 53 образца пыли, собранной в различных помещениях: учебном корпусе, столовой и общежитии университета, номере отеля, частной квартире, научной лаборатории и мастерской по ремонту электронных устройств. Почти 50% из них содержали эти токсичные химические вещества. 90% изученных жидкокристаллических мономеров имеют свойства накапливаться в организме человека, легко переноситься на большие расстояния по воздуху и крайне медленно разлагаться. Причем 25% из них присущи все три негативные характеристики.

Другие интересные новости:

▪ Черный ящик для человека

▪ Экосистема 802.11ac анонсирована

▪ Жесткие диски Seagate NAS объемом до 4 ТБ для хранилищ с сетевым подключением

▪ Литий-серные батареи для электромобилей

▪ Искусственная радуга для солнечных батарей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Измерительная техника. Подборка статей

▪ статья Что в имени тебе моем? Крылатое выражение

▪ статья Кто такие барды? Подробный ответ

▪ статья Оливковое дерево. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Сигнализатор уровня напряжения в сети. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Распайка (распиновка) разьема S-Video. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025