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

▪ Стоматология. Конспект лекций

▪ Земельное право. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Передатчики сигнала скоростью до 1,5 Гбит/с 18.04.2004 Корпорация CYPRESS предлагает большой выбор передатчиков сигналов со скоростью передачи до 1,5 Гбит/с серии CYP15. Передатчики сопрягаются со многими индустриальными стандартами, такими как Ethernet, Gigabit Ethernet, телевидение высокого разрешения (HDTV), ESCON, DVB, SMPTE и др.

Другие интересные новости:

▪ Сверхчеткий дисплей

▪ Найден метод значительного увеличения сил оптического взаимодействия

▪ Молоко, помогающее от язвы

▪ Чистый воздух в дорогих отелях

▪ Плохой сон вредит любви

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки. Подборка статей

▪ статья Ян Амос Коменский. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как американские агентства недвижимости получали выгоду от расовой вражды? Подробный ответ

▪ статья Рабочий по хозяйственным работам. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Простой датчик мороза. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автомобильное зарядно-питающее устройство для носимой радиостанции. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026