Сборник задач по физике с примерами решений. Молекулярная физика и термодинамика. Электромагнетизм. Александров В.Н - 30 стр.

UptoLike

29
Второе начало термодинамики изменение энтропии S в макросистемах
больше или равно изменению приведенной теплоты
T
Q
для неравновесных
и равновесных процессов, соответственно:
T
dQ
dS
. (5.3)
Неравенство Клаузиуса:
0S
, (5.4)
где
S изменение энтропии макросистемы для круговых процессов, при-
чем
S
0 для необратимых процессов,
S=0 для обратимых процессов.
Изменение энтропии при равновесном (обратимом) переходе системы из
состояния 1 в состояние 2:
.
V
V
lnC
Р
Р
lnC
m
V
V
lnR
T
T
lnC
m
SSΔS
1
2
1
2
V
1
2
1
2
V12
21
p
(5.5)
Формула Больцмана:
WlnkS
, (5.6)
где S энтропия, k постоянная Больцмана, W термодинамическая ве-
рояность нахождения системы в данном состоянии.
Вопросы для самоконтроля
1. Что называют циклом? В чем различие прямого и обратного циклов?
2. Как найти графически работу цикла? Каков физический смысл площади, ог-
раниченной кривой цикла, в координатах Р-V?
3. Что называют коэффициентом полезного действия тепловой машины?
4. Что понимают под обратимыми и необратимыми процессами? Почему все
процессы, сопровождающиеся механическим трением, являются необра-
тимыми?
5. Почему циклы всех реальных тепловых машин необратимы?
6. Какой цикл называют обратимым циклом Карно? Из каких процессов он со-
стоит?
7. По каким циклам работают современные двигатели внутреннего сгорания?
8. Приведите словесные формулировки второго начала термодинамики.
9. Что такое «вечный двигатель» второго рода? В чем различие между «веч-
ным двигателем» первого и второго рода?
10. Что называют приведенным количеством теплоты? Как меняется энтропия
системы при обратимом цикле Карно?
11. Как изменяется энтропия системы при приближении термодинамической
системы к состоянию термодинамического равновесия?
12. Как изменяется энтропия идеального газа при его адиабатном расширении в
пустоту?
 Второе начало термодинамики – изменение энтропии S в макросистемах
                                                       Q
  больше или равно изменению приведенной теплоты          для неравновесных
                                                       T
  и равновесных процессов, соответственно:
                                      dQ
                                 dS       .                         (5.3)
                                      T
 Неравенство Клаузиуса:
                                  S  0 ,                           (5.4)
  где S – изменение энтропии макросистемы для круговых процессов, при-
  чем S  0 – для необратимых процессов, S=0 – для обратимых процессов.
 Изменение энтропии при равновесном (обратимом) переходе системы из
  состояния 1 в состояние 2:
                    m      T        V  m       Р          V 
     ΔS1 2  S 2  S1 
                      CV ln 2  R ln 2   CV ln 2  C p ln 2 . (5.5)
                          T1       V1        Р1         V1 
 Формула Больцмана:
                               S  k lnW ,                         (5.6)
  где S – энтропия, k – постоянная Больцмана, W – термодинамическая ве-
  рояность нахождения системы в данном состоянии.

Вопросы для самоконтроля
1. Что называют циклом? В чем различие прямого и обратного циклов?
2. Как найти графически работу цикла? Каков физический смысл площади, ог-
    раниченной кривой цикла, в координатах Р-V?
3. Что называют коэффициентом полезного действия тепловой машины?
4. Что понимают под обратимыми и необратимыми процессами? Почему все
    процессы, сопровождающиеся механическим трением, являются необра-
    тимыми?
5. Почему циклы всех реальных тепловых машин необратимы?
6. Какой цикл называют обратимым циклом Карно? Из каких процессов он со-
    стоит?
7. По каким циклам работают современные двигатели внутреннего сгорания?
8. Приведите словесные формулировки второго начала термодинамики.
9. Что такое «вечный двигатель» второго рода? В чем различие между «веч-
    ным двигателем» первого и второго рода?
10. Что называют приведенным количеством теплоты? Как меняется энтропия
    системы при обратимом цикле Карно?
11. Как изменяется энтропия системы при приближении термодинамической
    системы к состоянию термодинамического равновесия?
12. Как изменяется энтропия идеального газа при его адиабатном расширении в
    пустоту?


                                                                         29