ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
19 20
Самопроизвольными называют процессы, которые
протекают в системе без затраты энергии извне.
Различают необратимые и обратимые (квазистатиче-
ские) процессы.
Необратимые процессы идут самопроиз-
вольно лишь в одном направлении. После протекания этих
процессов, сопровождающихся изменениями в системе и
окружающей среде, невозможно вернуть одновременно и
систему и окружающую среду в исходное состояние.
Обратимыми являются процессы, после которых сис-
тему и окружающую среду можно вернуть в исходное со-
стояние.
Смысл второго закона термодинамики состоит в том,
что любой самопроизвольный процесс протекает в направ-
лении, при котором система из менее вероятного состояния
переходит в более вероятное.
Другими словами, самопроизвольному протеканию
процесса способствует увеличение неупорядоченности в
системе.
Для характеристики меры
неупорядоченности исполь-
зуется термодинамическая функция, которая
называется
энтропией S
.
Энтропия связана с термодинамической вероятностью
системы уравнением Больцмана:
S= k lnW, (I-25)
где k- постоянная Больцмана (k= 13,805 10
-24
Дж/град.)
Под термодинамической вероятностью W понимают
число микросостояний, с помощью которых можно осуще-
ствить данное макросостояние. Чтобы определить термоди-
намическую вероятность системы, нужно найти число раз-
личных вариантов положений всех частиц системы в про-
странстве.
Чем больше W, тем хаотичнее система, тем больше
величина энтропии. Нагревание вещества приводит к уве-
личению энтропии, а охлаждение – к уменьшению.
Энтропия является функцией состояния системы и не
зависит от пути перехода из одного состояния в другое:
∆ S = S
2
- S
1
=
T
Q∆
∫
2
1
. (I-26)
Изменение энтропии системы при реакции превышает
или равно отношению сообщенной системе тепла на абсо-
лютную температуру:
∆ S ≥
T
Q
∆
или d S ≥ δQ / T. (I-27)
Уравнение (1-27) представляет математическое выра-
жение второго начала термодинамики. В этом уравнении
знак неравенства относится к необратимым самопроизволь-
ным процессам, а знак равенства – к обратимым процессам.
Фазовые переходы сопровождаются определенным
тепловым эффектом, который называется
теплотой фазо-
вого перехода
∆Н
ф.п.
, и является изотермическими процес-
сами (Т
ф.п.
= const). Для фазового перехода одного моля ве-
щества изменение энтропии равно:
∆
S=
..
..
пф
пф
T
Н
∆
(I-28)
Энтропия увеличивается при плавлении, так как раз-
рушается упорядоченная кристаллическая решетка, при ис-
парении жидкости и при сублимации вещества. Противопо-
ложные процессы: кристаллизация, конденсация и десубли-
мация, сопровождаются уменьшением неупорядоченности в
системе, следовательно, уменьшением энтропии.
При изменении температуры вещества от Т
1
до Т
2
при
постоянном давлении изменение энтропии определяется по
формуле:
∆S=
T
dТС
р
Т
Т
∫
2
1
(I-29)
Самопроизвольными называют процессы, которые Энтропия является функцией состояния системы и не протекают в системе без затраты энергии извне. зависит от пути перехода из одного состояния в другое: Различают необратимые и обратимые (квазистатиче- 2 ∆Q ские) процессы. Необратимые процессы идут самопроиз- ∆ S = S 2- S 1= ∫ . (I-26) T вольно лишь в одном направлении. После протекания этих 1 процессов, сопровождающихся изменениями в системе и Изменение энтропии системы при реакции превышает окружающей среде, невозможно вернуть одновременно и или равно отношению сообщенной системе тепла на абсо- систему и окружающую среду в исходное состояние. лютную температуру: Обратимыми являются процессы, после которых сис- ∆Q ∆S≥ или d S ≥ δQ / T. (I-27) тему и окружающую среду можно вернуть в исходное со- T стояние. Уравнение (1-27) представляет математическое выра- Смысл второго закона термодинамики состоит в том, жение второго начала термодинамики. В этом уравнении что любой самопроизвольный процесс протекает в направ- знак неравенства относится к необратимым самопроизволь- лении, при котором система из менее вероятного состояния ным процессам, а знак равенства – к обратимым процессам. переходит в более вероятное. Фазовые переходы сопровождаются определенным Другими словами, самопроизвольному протеканию тепловым эффектом, который называется теплотой фазо- процесса способствует увеличение неупорядоченности в вого перехода ∆Нф.п., и является изотермическими процес- системе. сами (Тф.п. = const). Для фазового перехода одного моля ве- Для характеристики меры неупорядоченности исполь- щества изменение энтропии равно: зуется термодинамическая функция, которая называется ∆Н ф.п. энтропией S. ∆S= (I-28) Энтропия связана с термодинамической вероятностью Tф.п. системы уравнением Больцмана: Энтропия увеличивается при плавлении, так как раз- S= k lnW, (I-25) рушается упорядоченная кристаллическая решетка, при ис- где k- постоянная Больцмана (k= 13,805 10-24Дж/град.) парении жидкости и при сублимации вещества. Противопо- Под термодинамической вероятностью W понимают ложные процессы: кристаллизация, конденсация и десубли- число микросостояний, с помощью которых можно осуще- мация, сопровождаются уменьшением неупорядоченности в ствить данное макросостояние. Чтобы определить термоди- системе, следовательно, уменьшением энтропии. намическую вероятность системы, нужно найти число раз- При изменении температуры вещества от Т1 до Т2 при личных вариантов положений всех частиц системы в про- постоянном давлении изменение энтропии определяется по странстве. формуле: Чем больше W, тем хаотичнее система, тем больше Т2 С р dТ величина энтропии. Нагревание вещества приводит к уве- ∆S= ∫ (I-29) личению энтропии, а охлаждение – к уменьшению. Т1 T 19 20
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- …
- следующая ›
- последняя »