- •Природа ионизирующего излучения
- •Источники ионизирующего излучения
- •4. Количественные характеристики ионизирующих излучений
- •3. Дозиметрія іонізуючого випромінювання.
- •§ 27.6. Использование радионуклидов и нейтронов в медицине
- •§ 27.7. Ускорители заряженных частиц и их использование в медицине
- •Глава 28
- •§ 28.1. Доза излучения и экспозиционная доза. Мощность дозы
- •§ 28.3. Дозиметрические приборы
- •§ 28.2. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза
- •§ 28.4. Защита от ионизирующего излучения
- •4. Количественные характеристики ионизирующих излучений
- •27.Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Термодинамическое толкование энтропии.
- •28. Статистическое толкование энтропии. Второе начало термодинамики.
- •Организм как открытая система. Понятие продукции и притока энтропии в открытых системах.
27.Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Термодинамическое толкование энтропии.
Термодинамическая система характеризуется определенными термодинамическими параметрами. Эти параметры подразделяются на экстенсивные и интенсивные.
ЭКСТЕНСИВНЫЕ параметры зависят от общего количества вещества в системе (например, масса m, объем V ).
ИНТЕНСИВНЫЕ не зависят от массы системы (давление p, температура T, молярная концентрация n).
Изменение любого из параметров вызывает изменение состояния системы. Переход термодинамической системы из одного состояния в другое происходит в результате различных процессов.
Если в циклическом процессе (переход системы из исходного состояния в конечное и возврат в исходное) состояние системы не изменяется, то такой процесс называют ОБРАТИМЫМ
(обратный переход системы в первоначальное положение не требует дополнительных затрат энергии извне ).
Если в результате такой последовательности переходов в системе происходят необратимые изменения, процессы называются НЕОБРАТИМЫМИ (возврат системы в исходное состояние требует затрат энергии извне).
Таким образом, обратимые процессы характеризуются отсутствием перехода энергии в тепло, а необратимые протекают с рассеиванием части энергии в тепло.
Возможность протекания термодинамических процессов, их направление и предел могут характеризовать такие параметры системы, как энтропия и свободная энергия.
Под ЭНТРОПИЕЙ S понимается отношение тепла Q , производимого в обратимом изотермическом процессе, к абсолютной температуре T , при которой протекает процесс :
S = Q/T
ЭНТРОПИЯ - ЭТО МЕРА РАССЕИВАНИЯ, а также НЕОБРАТИМОСТИ ПРОЦЕССА.
Кроме энтропии, в термодинамике используется понятие приведенной теплоты, под которой подразумевают величину: Qпр = Q / T
28. Статистическое толкование энтропии. Второе начало термодинамики.
Энтропия, кроме того, что она служит мерой рассеивания энергии, она является и мерой вероятности состояния системы, т.е. имеет статистический характер.
СТАТИСТИЧЕСКИЙ ХАРАКТЕР ЭНТРОПИИ был установлен Л. Больцманом. По Больцману, энтропия связана с термодинамической вероятностью W логарифмической зависимостью:
S = k ln W , где k - постоянная Больцмана ( 1,38х 10 -²³ Дж/ К), ln - натуральный логарифм ( по основанию e = 2,71...).
Термодинамическая вероятность представляет собой количество микросостояний, возможных в пределах данного макросостояния. Это количество способов, комбинаций элементов системы, с помощью которых реализуется данное состояние. В отличие от математической вероятности, термодинамическая вероятность очень большая величина. Она находится по формуле: W = N ! / ( N1! N2! N3! ... Ni! ) , где :
N = N1 + N2 + N3 +... +Ni ( Ni - число молекул в i-том объеме )
Второе начало термодинамики заключается в том, что все процессы превращения энергии протекают с рассеиванием части энергии в виде тепла.
Энтропия и свободная энергия параметры состояния системы, которые характеризуют как. возможность протекания термодинамических процессов, так и их направление и предел.
Под энтропией S понимается отношение тепла Q, производимого в обратимом изотермическом процессе, к абсолютной температуре T, при которой протекает процесс: S = Q / T,
или, если брать изменение энтропии: dS = - dQ / T. Отсюда: dQ = T dS. Подставляя значение dQ в 1-м законе термодинамики, получим: dU = dA + TdS, где dA обозначает совершенную работу и называется изменением свободной энергии, обозначив его через dF, получим:
dU = dF + TdS. Или, если брать не приращения, а абсолютные величины: U = F + TS. Т.е. внутрення энергия системы равна сумме свободной энергии F и связанной энергии TS. Если процессы идут при постоянной температуре, то связанная энергия определяется энтропией. Чем больше энтропия, тем больше количество связанной энергии. А чем больше в системе связанной энергии, тем интенсивнее рассеивание энергии в тепло и тем более необратимым становится процесс. Свободная энергия – это часть внутренней энергии системы, которая может быть использована для совершения работы. Второй закон термодинамики: dS = dQ / T 0. все процессы в природе идут в направлении уменьшения свободной энергии и увеличения энтропии. Превращения энергии и совершения работы в системе будут проходить до тех пор, пока свободная энергия не станет равной нулю, а энтропия максимальному значению, это состояние называется термодинамическим равновесием.
