Оглавление:
Возрастание энтропии при необратимом адиабатическом переходе из одного равновесного состояния в другое
- Термодинамика позволяет сделать множество выводов о необратимых процессах. Эти выводы позволяют исследовать направление необратимых процессов, возможные проблемы при определенных условиях, приводящие к формулировке равновесного состояния системы. Переход системы из одного равновесного состояния в другое может осуществляться не только квазистатическим процессом.
Предположим, что система находится в равновесии first. It позволяет быстро изменять внешние параметры системы или температуру окружающих объектов (а не полустатистически) и в итоге получить новое постоянное значение again. In в этом случае равновесное состояние системы нарушается, в ней происходят необратимые процессы. Со временем система переходит в новое равновесное состояние, которое соответствует новым внешним условиям.
Число этих постулатов варьируется у разных авторов в соответствии с тем, как строится аксиоматика термодинамики, но традиционно считается, что можно выделить четыре начала термодинамики. Людмила Фирмаль
Примером такого процесса является расширение газов, вызванное быстрым движением поршня, закрывающего сосуд. При быстром движении поршня нарушается равномерное распределение плотности и температуры в Газе. Однако, когда поршень останавливается, газ становится равным по плотности и температуре, и газ входит в состояние термодинамического равновесия.
Рассмотрим адиабатический необратимый переход системы из одного равновесного состояния в другое и докажем, что при таком переходе энтропия системы увеличивается(или, в крайних случаях, не изменяется).в этом доказательстве мы используем предположение о невозможности постоянной подвижности 2-го рода. Состояние равновесной системы можно определить, задав параметр a. …, а и энергии е (короче говоря, путем присвоения А и Е).Рассмотрим следующий набор процессов в системе.
Во-первых, необходимо определить, находится ли система в определенном равновесном состоянии(?Если это было на улице, то это было на улице (£°).Энтропия этого состояния равна S » = S (a? И она будет равна (E°).Измените внешние параметры на адиабатические, но измените их наₜ вместо квазистатических. Это нарушение. После установления нового равновесия система переходит в состояние (a, -, E’).
Энтропия этого состояния равна S ’ = S (ai,£’).* В общем, с ’ ^ S *это потому, что это адиабатически но не квазистатические и является необратимым. Теперь, при квазистатическом адиабатическом изменении внешних параметров, они». в этом полустатическом процессе теплоизоляции энергия изменяется и становится равной E», так как энтропия не изменяется и остается равной S’, S(A°,£) = s (ai. E’) = S’.
- В результате система будет находиться в состоянии (a°,£«). в этом случае внешний параметр принимает начальное значение. Но в целом E «^ E°.в результате обоих этих процессов теплоизоляции система выполняет работу W-E * — E», поэтому здесь нет процесса циркуляции. Эта работа и является отрицательной (или нулевой) из-за невозможности постоянной мобилизации второго рода.
Действительно, если работа была больше нуля (IV> 0), то описанный процесс(который можно повторить как можно больше раз) позволял получить работу выполненной только за счет уменьшения энергии-для изоляции и разделения системы, то есть для ее охлаждения. (После каждого такого процесса внешние параметры приобретают свои начальные значения, что приводит к уменьшению энергии и, как следствие, снижению температуры системы.
Однако исторически термодинамика развивалась без опоры на представления статистической теории, и основные положения термодинамики могут быть сформулированы на основе ограниченного числа постулатов, являющихся обобщениями опытных фактов. Людмила Фирмаль
Следовательно, WC0 есть, следовательно£’£».поскольку dS / 6E = MT, S является неубывающей функцией E、 £ ’- £•=£(а?, Е)) — S(alE») 0、 С ’Ы». (3-1> (3.2） Таким образом, доказано наше утверждение об увеличении энтропии в ходе необратимого адиабатического процесса, переводящего систему из одного равновесного состояния в другое.
Простейшим примером необратимого адиабатического процесса является расширение газов в вакуум (как следует из доказанного положения) с увеличением энтропии gas. In случай идеального газа, который подчиняется закону Джоуля, когда он расширяется в вакууме(без работы температура газа не изменяется.§ 12), энтропия возрастает.
Количество газа (см. Конец§ 17). Другим примером применения доказанной теоремы к увеличению энтропии является движение вязкой жидкости во многих случаях, например, вибрация жидкости и распространение sound. In в этом случае состояние каждого элемента является .
Как и в состоянии равновесия, жидкость определяется плотностью и temperature. In в жидкостях теплопроводность мала по сравнению с коэффициентом вязкости, деленным на плотность, поэтому теплопроводность пренебрежимо мала, и можно предположить, что каждый элемент объема жидкости Адиабатичен при движении. Поэтому можно утверждать, что энтропия увеличивается (или не изменяется в случае обратимого процесса) во время тренировки.
Смотрите также:
| Закон Стефана — Больцмана для равновесного излучения | Определение энтропии неравновесных состояний |
| Характеристические функции | Единицы измерения |
