Некоторые формулировки первого второго начала термодинамики.

1. Формулировки, возникшие в результате анализа работы тепловых машин и отражающие неравноценность теплоты и работы, как форм передачи энергии:

- теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагре

тому телу ( постулат Клаузиуса);

- невозможно превратить в работу теплоту какого-либо тела, не производя никакого

другого действия, кроме охлаждения этого тела (постулат Томсона);

- невозможно построить периодически действующую машину, которая не производит

ничего другого, кроме поднятия груза и охлаждения резервуара теплоты (постулат

Планка);

- невозможно построить «вечный двигатель второго рода» , т.е. такое периодически дей

ствующее устройство, которое в круговом процессе (цикле) все тепло, отнятое у како

го-либо тела, превращало бы в работу;

2. Формулировки, основанные на определении энтропии и ее свойствах:

- существует функция состояния - энтропия S, изменение которой dS при бесконечно

малом обратимом изменении состояния системы определяется приведенной теплотой

Q/Т (термодинамическое определение энтропии);

- энтропия является однозначной функцией состояния;

- все процессы в изолированных системах протекают таким образом, что энтропия сис

темы не убывает.

Расчет изменения энтропии для различных процессов

1. Фазовые переходы первого рода (испарение, плавление, кипение т.Д.) в изотермически обратимых условиях.

(27)

- скрытая теплота фазового перехода (1 моль вещества),

, моль – количество вещества.

Пример 1. Вычислить энтропию плавления 5 моль бензола, если температура плавления

бензола равна 278,68 К, а теплота плавления 2,351 ккал/моль.

Решение. Изменение энтропии при переходе 5 моль вещества из твердого в жидкое состояние определим, используя формулу (44):

кал/моль К

2. Нагревание или охлаждение при постоянном давлении (или постоянном объеме).

; ; ;

(28)

; ; ;

Если теплоемкость не зависит от температуры в интервале от T₁ до T₂, то уравнения (28) можно проинтегрировать:

; ; (29)

Пример 2. Определить изменение энтропии при превращении 2 г воды в пар при измене

нии температуры от 0 до 100^ОС и давлении 1 атм, если скрытая удельная теп

лота парообразования воды равна 2,255 кДж/г. Мольная изобарическая теп

лоемкость жидкой воды в рассматриваемом температурном интервале посто

янна и равна 75,30 Дж/моль К.

Решение. Изменение энтропии системы в рассматриваемом температурном интервале происходит в результате течения следующих процессов: а) нагревания воды от 0^ОС до 100^ОС в изобарических условиях; б) испарения воды при температуре кипения в изотермических условиях. Следовательно, суммарное изменение энтропии равно сумме изменений энтропии в процессах а) и б):

Дж/моль К ; Дж/г К

Дж/моль К; Дж/г К

Дж/моль К

= 2,61 + 217,62 = 220,23 Дж/моль К.

Пример 3. Вычислить изменение энтропии 1 моль алюминия при нагревании от 25^ОС до

600^ОС, если известно, что зависимость теплоемкости алюминия от температу

ры в интервале 0 – 1000^ОС выражается уравнением: С_Р = 5,006 + 0,002564 Т.

Решение:

Дж/моль К