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:

▪ Общая психология. Шпаргалка

▪ Теория и методика воспитания. Шпаргалка

▪ Экология. 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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Разработка технологии для улавливания парниковых газов 18.05.2019 Китай активно работает над технологиями улавливания, сжатия и закачки углекислого газа в подземные геологические пласты для хранения CO2 вместо выброса в атмосферу. КНР лидирует в качестве крупнейшего в мире источника выбросов углекислого и других парниковых газов. Согласно данным за 2017 год, в Китае было выброшено в атмосферу 10,877 млрд тонн CO2. Большая часть выбросов CO2 происходит на угольных электростанциях или в результате химических процессов, например при производстве синтетического аммиака, метанола и удобрений. Теперь страна стремится улавливать часть CO2. Недавно построенный объект в водоносных горизонтах под городом Ордос в автономном районе Внутренняя Монголия позволит улавливать не менее 100 тыс. тонн парниковых газов в год. Этот проект является частью инициативы, запущенной государственной корпорацией CHN Energy Investment Corp во Внутренней Монголии, которая остается одной из наиболее зависимых от ископаемого топлива и угля провинций Китая. На сегодняшний день, объект в Ордосе может улавливать до 90% CO2, выделяющегося при использовании ископаемого топлива в местном производстве электроэнергии. Углекислый газ, образующийся при сжигании угля, после улавливания будет сжижаться. Сжиженный СО2 будет закачиваться через скважины в водоносные горизонты на глубине от 1500 до 2500 метров. Хотя долгосрочное хранение CO2 является относительно новой концепцией, три дополнительных объекта также функционируют или находятся на поздних стадиях строительства в Китае. Кроме того, еще восемь объектов по всей стране находятся в раннем этапе планирования и разработки, а большинство из них предназначены для улавливания выбросов от электростанций. Концентрация углекислого газа в атмосфере достигла показателя 415,26 частей на миллион, впервые в истории человечества превысив рекордно высокое значение в 415 частей. Об этом говорится в заявлении ученых из Национального управления океанических и атмосферных исследований США.

Другие интересные новости:

▪ Бесплатный интернет от Facebook

▪ Анонсирована спецификация PCIe 7.0

▪ LPC3200 - новое семейство 32-разрядных микроконтроллеров

▪ Фитнес-трекер Moov NOW

▪ Шлем виртуальной реальности Alcatel Vision

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Акустические системы. Подборка статей

▪ статья Не без добрых душ на свете. Крылатое выражение

▪ статья Где развиваются и откуда выходят в мир лягушата реобатрахусы? Подробный ответ

▪ статья Телецкое озеро. Чудо природы

▪ статья Автоматическое управление водяным насосом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Экстракция водой красящих веществ кофе и цикория. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025