Составители:
Рубрика:
137
большим значением энтропии S, система частиц будет находиться большую
часть времени.
Следовательно, наблюдая за замкнутой и теплоизолированной системой
частиц, мы обнаружим, что в подавляющем числе случаев система стремится
перейти в состояние с большей термодинамической вероятностью, т. е. что эн-
тропия системы возрастает, либо остается неизменной (если она уже была мак-
симальной). Таким образом, мы
пришли к пониманию того, в каком направле-
нии самопроизвольно протекают тепловые процессы:
– при любых процессах в замкнутой и теплоизолированной системе ее
энтропия не убывает, т. е.
ΔS≥0. (2)
Это второе начало термодинамики или закон возрастания энтропии.
В данной лабораторной работе исследуется изменение энтропии воздуха
при его изохорическом охлаждении. При этом воздух в условиях эксперимента
можно с высокой точностью считать идеальным газом.
Методами статистической физики можно доказать, что энтропия моля
идеального газа, рассчитанная через термодинамическую вероятность по фор-
муле (1),
равна
S=C
μ v
ln T+R ln V+S
0
, (3)
где
Т – абсолютная температура; V – объем газа; C
μV
– молярная теплоемкость
при постоянном объеме (
R
i
C
V
2
=
μ
); i – число степеней свободы молекул; S
0
–
постоянная, с точностью до которой определяется энтропия.
Взяв дифференциал выражения (3) и умножив на
Т, получим
,pdVdTCdV
V
RT
dTCTdS
VV
+=+=
μμ
(4)
где учтено уравнение Менделеева - Клапейрона для моля газа
pV=RT.
Поскольку изменение внутренней энергии газа dU=C
μV
dT и работа, со-
вершаемая газом в обратимом процессе
dA=pdV, то из уравнения (4) получаем
TdS = dU+dA. (5)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 135
- 136
- 137
- 138
- 139
- …
- следующая ›
- последняя »
