9 Второе начало термодинамики Энтропия

2-ое начало термодинамики дает критерий того какие Процессы могут протекать самопроизвольно а какие нет Из повседневных наблюдении за естественными явлениями известно что многие из них протекают самопроизвольно без всяких внешних воздействий только в одном направлении Вода стекает по склону только вниз газ распространяется из области высокого давления в область низкого теплота передается от более нагретого тела к менее нагретому в обратном направлении указанные процессы самопроизвольно не идут отличительной чертой самопроизвольных процессов является их необратимость

Многие самопроизвольные процессы идут с выделением тепла но среди самопроизвольных встречается также процессы с почти нулевым тепловым эффектом и даже эндотермические тепловыделение не являются основным критерием того идут самопроизвольные процессы или нет обратимости и необратимости различных физических

И химических процессов а так же перехода работы в теплоту и теплоты в работу решает 2-ое начало термодинамики для этого вводиться новый критерий –энтропия(S) в термодин энтропию рассматривается

как меру эн беспорядка в системе

1 распределение газа по объему

Т к молекулы газа являются носителями энергии то при переходе из начального состояния в конечное система переходит к снижению

2 выравнивание между частями систем

В ходе этого процесса также происходит увеличение энергии беспорядка в системе

В природе могут существовать реакции

A+B_----AB которые так же являются самопроизвольными несмотря на то что степеней энергией беспорядка уменьшается

2-ое начало термодинамики имеется 2 стимула для самопроизвольно изменяется термодинамической системе

1 снижение суммарной энергии системе (выделение теплоты)

2более равномерное распределения энергии по компонентам и пространству системы результирующим критерий определяется возможность процессов является баллон действий этих 2 стимулов

10Связьэнтропии с теплотой обратимого процесса математическое выражение второго начала термодинамики цикл Карно

В замкнутой системе переход теплоты в работу будет совершаться только при наличии разности t при наличии нагревателя и холодильника обуславливающих процесс перехода теплоты от тепла более нагретого к более холодному при t=const теплота не может самопроизвольно превращаться в работу т к это есть переход от менее упорядоч-хоотич движения частиц к более упорядочного при совершении работы Самопроизвольные перехода рабаты в теплоту можно рассмотреть как переход молекул системы от упорядочного движения частиц к более вероятному хаотичному рассмотрим работу тепловой машины производящей работу за счет тепла принятого от теплоотдатчика и переданного теплоприемнику Теплота Q получаемая работа теплом превращается в работу а лишь некоторая ее часть другая часть тепоты Q2 передается телу с более низкой температуры тепмоприем сущность работы теплавой истины заключается не только в получении теплоты и совершения работы но и отдачи некоторого количества тепла поэтому никогда не удается полностью на 100% превратить в работу там где нет перепада Tт е если T1=T2 не возможно теплоту превратить в работу

что бы получить мат выражение

2 начало термодинамики фр ученый Клаудиус рассм действия идеальной тепловой машины(Машина работающая без трения и без потерь энергии) в которой работой телом является идеальный газ работа такой машины основана на принципе обратимого термодин цикла называется циклом корно Цикл –круговой процесс цикл состоит из4 последовательных совершенных процессов

1 изотермическое расширение2 адиабатное расширение 3 изотермическое сжатие 4 адиабатное сжатие

Все процессы проводятся обратимо в результате газ возвращается в исходное положение если идеальному газу сообщить от теплоотдачи определяется количеством тепла он начнет изотерм расширяется (АВ) 2-если газ отсоединить от теплоотдачи он будет продолжить адиабатное расширение(ВС) 3-падсоединенные теплоты T2<T1 газ отдает некоторое количество теплоты Q2 и сожмется(Д) 4-оссоединим газ от теплообменника и сожмем до исходного обьема(ДА)

A=Q1-Q2

КПД тепловой машины не зависит от природы м вида тел участвующих в процессе а зависит от разности T КПД изменяется в пределах от0 до1

Получить КПД тепловой машины невозможно т к нельзя создать теплопров с T =абсолютному 0

Приведем к общему виду

где отношения -приведенная теплота если любой цикл произвольного вида разбить бесконечно большим числом адиабат и изотерм на множество элементарных циклов Карно отвечающих бесконечно малым количеством теплоты принимаемым и отдаваемым рабочим телом то каждый из них можно записать

Сумма приведенных теплот цикла =0 а в пределе когда число элемента циклов стремиться к бесконечности эта сумма переходит в интеграл взятый по замкнутому контуру приведет теплота

В теории интегралов доказано что если интеграл по замкнутому контуру=0 то интегрированное выражение являются полным диф некоторых функций

от параметров состояния системы эта функция и

является энтропией поскольку энтропия является полным диф то ее изменения в процессе зависит только от начального и конечного состояния и не зависит от пути перехода DS=S2-S1