Энтропия системы

Энтропией системы называется координата состояния, соответствующая тепловому взаимодействию системы с окружающей средой. Это значит, что энтропия системы изменяется только тогда, когда имеет место теплообмен между системой и окружающей средой. Если энтропия не изменяется, то теплообмен отсутствует.

Энтропию нельзя измерить непосредственно, как можно измерить давление, температуру или объём. Вычисляется энтропия исходя из (30) и (31) по выражениям

,	(37)
.	(38)

Формула (37) говорит, что бесконечно малое изменение энтропии равно бесконечно малому количеству тепла, подведённого (или отведённого) при температуре один градус Кельвина. Если теплообмен протекает при постоянной температуре системы, то выражение (38) упрощается и преобразуется к виду

.

(39)

Из выражений (37), (38) и (39) следует, что размерность энтропии - .

Формулы (37), (38) и (39) также показывают, что изменение энтропии положительно, когда положительна теплота, и изменение энтропии отрицательно, когда отрицательна теплота. Иначе говоря, энтропия системы возрастает, когда теплота подводится к системе, и энтропия понижается, когда теплота от системы отводится. Это свойство энтропии однозначно характеризовать направление теплового потока показывает, что возможны процессы, сопровождающиеся подводом тепла, в которых температура системы падает (см. рис. 16), и наоборот, существую процессы повышения температуры с отводом тепла.

Рис. 16

Энтропия является функцией состояния, а не процесса. Это значит что, с одной стороны изменение энтропии зависит только от начального и конечного состояний системы и не зависит от процесса, которым система перешла из начального в конечное состояние. С другой стороны, энтропия является функцией параметров системы, т.е.

, или , или .

(40)

Характеристика энтропии как функции состояния говорит о том, что бесконечно малое изменение энтропии является полным дифференциалом, и для него справедливы выражения

,	(41)
,	(42)
.	(43)

Поскольку энтропия является координатой состояния, то она является экстенсивным параметром, т.е. при прочих равных условия величина энтропии системы зависит от массы вещества в системе. Поэтому в рассмотрение вводят удельную энтропию как энтропию единицы массы вещества

.

(44)

Размерность удельной энтропии - .

Из экстенсивности энтропии вытекает, что энтропия системы равна сумме энтропий всех частей системы.

Выражения (37) – (43) для полной энтропии справедливы так же и для удельной энтропии

,	(45)
,	(46)
,	(47)
, или , или ,	(48)
,	(49)
,	(50)
.	(51)