2.Қайтымды, қайтымсыз процесстердің жұмысы мен жылуы.

Екінші заңның аналитикалық өрнегі қайтымды процестегі жұмыс

бWқайт. > бWқ-з, бQқ-ы > бQқ-з, бQқ-з/Т > бQқ-з /Е және dS > бQқ-з /Т.

Математика түрінде жалпы энтропия dS > бQ /Т (9)

= қайтымды процесстер үшін

= қайтымсыз процесстер үшін

Энтропия күй функциясы, сондықтан

ΔS = Sсоң. – Sбаст. (10)

бQ = du + pdv

TdS ≥ du + pdv TdS ≥ du + бW (11) Термодинамика 1 және 2 заңын біріктіріп көрсететін теңдеу.

3.Энтропия. Энтропия өзгерісін есептеу. Планк постулаты. Заттың абсолюттік энтропиясын есептеу.

Энтропия. Қайтымды процестердегі кез келген циклдер үшін келтірілген жылулар қосындысы нөлге тең:

Мұндағы Q_қ- қайтымды процесс жылуы.

Тұйықталған контур бойынша алынған интеграл нөлге тең болса, онда ол интегралданған айнымалының функциясы болады. Осы математикалық қағиданы химия ұғымына аударса, теңдеудегі функция энтропия болады:

dS=

Бұл теңдеу- термодинамиканың екінші заңының математикалық өрнегі.

Термодинамикалық потенциалдар. Гибсс-Гельмгольц теңдеулері. Потенциалдар-ды есептеу.

Термодинамикада аса көп таралған мынадай бес сипаттамалық функция белгілі: ішкі энергия (U); энтальпия (Н); энтропия (S); изобара-изотермалық потенциал (G); изохора- изотермалық потенциал (F). Мұндағы энтпропиядан басқаларын термодинамикалық потенциал деген жалпы атпен айтуға болады. Олардың бірінші- изохора – изотермалық потенциал, оны Гельмгольц энергиясы немесе еркіндік энергиясы дейді:

F=U – TS

Келесі термодинамикалық функция – изобара – изотермиялық потенциал, оны Гиббс энергиясы немесе еркіндік энтальпиясы дейді.

G= U- TS + PV

Гельмгольц және Гиббс энергияларын пайдаланып изотермалық процестегі термодинамикалық өлшемге энтропияны еңгізбеуге болады, сондай-ақ қайтымды процестерді жүргізгенде алынатын жұмысты функциялардың температура мен көлемі немесе температура мен қысымы тұрақты кезіндегі өзгерістеріне сәйкес атқаруға болады.

Гиббс- Гельмгольц теңдеуі.

Термодинамиканың 1-ші заңы процестің өту - өтпеуін, оның бағытын және шегін көрсетпейді. Бұл сұрақтарға термодинамиканың 2-ші заңы жауап береді.

Термодинамиканың 2-ші заңына 1747 жылы М.В. Ломоносов мынадай анықтама берді: Жылу өздігінен суық денеден ыстық денеге ауыспайды. Термодинамиканың 2-ші заңының әрі қарай дамуына Сади, Карно, Клаузиус, Максвелл, Томсон, Больцман деген ғалымдар ықпал етті.

Термодинамиканың 2-ші заңы бойынша жылу түгелдей жұмысқа айналмайды, оның бір бөлігі сыртқы ортаға қайтымсыз түрде шашырап таралады, ал керісінше жұмыс толығымен жылуға айналуы мүмкін.

Термодинамиканың 2-ші заңы процестердің қайтымды және қайтымсыз болуымен байланысты. Қайтымды процесс деп тура және кері бағытта өтетін процестерді айтамыз. Бұл кезде процесс өтіп болған соң, жүйені қайтадан бастапқы күйіне әкелуге болады. Қайтымсыз процесс тек бір ғана бағытта жүреді және жүйені қайтадан бастапқы күйіне әкелу мүмкін емес. Сонда термодинамиканың 2-ші заңы бойынша механикалық жұмыстың жылуға айналуы әрқашан қайтымсыз процесс.

Екінші заңның негізгі функциясы – энтропия. S – функциясын ең алғаш ұсынған Клаузиус. Энтропия ұғымы арқылы екінші заңға тағы бір анықтама беруге болады: энтропия – жүйенің біртекті күй функциясы. Яғни, 1-ші заңда күй функциясы ретінде ішкі энергия алынса, 2-ші заңда энтропия алынады.

Сонымен қатар 1-ші заңның негізгі теңдеуінде Q=dU+A ішкі энергияның аз өзгеріске ұшыраған мөлшері толық дифференциал күінде алынса, 2-ші заңның теңдеуіндегі энтропияның өзгірісі де толық дифференциал болады. dS=Q/T. Энтропия – жүйе күй функциясы, оның қасиеті, олай болса, энтропияның өзгерісі процестің өту жолына тәуелсіз, тек алғашқы және соңғы күйіне байланысты.

Қайтымды және қайтымсыз процестер үшін термодинамиканың 2-ші заңы былай жазылады:

dSQ/T немесе TdSQ

Мұнда теңдік белгісі қайтымды, ал теңсіздік белгісі қайтымсыз процестерді көрсетеді. Оқшауланған жүйеде Q=0, сонда

dS0, ΔS0