ентропії при різних термодинамічних процесах. При переході зі стану 1 в стан 2 зміна ентропії визначається криволінійним інтегралом:
.
Враховуючи формули
і
, можемо записати
.
Звідси видно, що зміна ентропії не залежить від виду термодинамічної процесу, а визначається початковими і кінцевими значеннями термодинамічних параметрів.
Розглянемо деякі окремі випадки.
) Адіабатичний процес:.
.
При адиабатических процесах ентропія не змінюється, тому такі процеси називають ізоентропійним .
) Ізотермічний процес:
.
) изохорический процес:
.
У статистичній фізиці з'ясовується фізичний зміст поняття ентропії.
термодинамічних ймовірністю стану системи називається число способів, якими може бути досягнуто цей стан. Якщо W - термодинамічна ймовірність стану, то ентропія визначається формулою
,
де k - постійна Больцмана. Останню формулу називають формулою Больцмана. Ця формула з'ясовує статистичний сенс поняття ентропії. Термодинамічна система в стані рівноваги прагне перейти в найбільш ймовірне стан. Таким станом зазвичай є саме невпорядковане стан.
Розглянемо, наприклад, посудину, що містить 100 атомів. Розглянемо стан 1, коли всі атоми зосереджені в лівій половині судини і стан 2, коли атоми порівну розподілені в лівій і правій частинах посудини.
Для стану маємо:.
Для стану отримаємо після відповідних обчислень.
Можна сказати, що ентропія є мірою невпорядкованості термодинамічної системи. Всі системи прагнуть перейти від упорядкованого стану до невпорядкованому, тому ентропія при таких переходах зростає.
6. Другий і третій закони термодинаміки
Другий закон термодинаміки є фундаментальним законом природи, не мають аналога в механіці і пов'язаний з тим, що статистичний ансамбль складається з великого числа частинок. Другий початок термодинаміки має імовірнісний характер і має декілька різних формулювань. Наведемо ці формулювання і обговоримо їх.
Будь незворотній процес в системі відбувається так, що ентропія системи при цьому зростає. З імовірнісних позицій це означає, що система переходить з менш ймовірного стану в більш ймовірне.
Неможливий круговий процес, єдиним результатом якого є перетворення теплоти, отриманої від нагрівача, в роботу (Клаузиус). По-іншому: тепло передається від більш нагрітого тіла до менш нагрітого.
Неможливий круговий процес, єдиним результатом якого є передача теплоти від менш нагрітого тіла до більш нагрітого. По-іншому: не існує вічного двигуна другого роду.
Існують і інші формулювання другого закону термодинаміки. Проаналізуємо наведені формулювання. Введемо поняття вічного двигуна першого і другого роду.
Вічним двигуном першого роду називається замкнута система, яка може необмежено виробляти енергію і передавати її назовні.
Такий двигун суперечить закону збереження енергії і в природі існувати не може
Вічним двигуном другого роду називається двигун, який здійснює роботу тільки за рахунок охолодження джерела теплоти....
