![]() Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
![]() Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
![]() |
Изменение энтропии в неравновесных процессах
Выше говорилось, что в классической термодинамике рассматриваются только равновесные процессы. Реальные процессы в различной степени отличаются от равновесных: иногда незначительно (тогда можно без поправок применять все законы классической термодинамики), иногда – существенно. В последнем случае неравновесность приходится учитывать в расчётах. Этим занимается «неравновесная термодинамика», основателем которой является И. Пригожин. Уже Р. Клазиус, а затем и И. Пригожин установили, что энтропия является специфической функцией. Она выступает в двух ипостасях. При рассмотрении равновесных систем она качественно не отличается от других известных нам функций состояния – u и h и используется в расчетах наряду с ними. Но она выступает в другом качестве при изучении неравновесных процессов, поскольку только она дает возможность характеризовать степень неравновесности процесса. Возьмем термодинамическую систему (рабочее тело) в равновесном состоянии 1. Это значит, что его параметры (T 1, v 1, h 1, s 1 и т.д.) во всех точках одинаковы. Пусть эта система, совершив какой-то термодинамический процесс, перейдет в состояние 2. Мы не знаем, равновесным был этот процесс или нет, но мы можем выждать достаточно времени, чтобы состояние 2 стало равновесным (т. е. T 2, s 2 и т.д. стали одинаковыми по всему объему тела). В результате мы можем посчитать изменение любого параметра в этом процессе, в том числе и Рассмотрим принципиальные отличия неравновесных процессов от равновесных на примере расширения газа в цилиндре под поршнем (рис. 3.2), получающего теплоту d q от источника с температурой Т 1 и совершающего работу против внешней силы Р, действующей на поршень.
Расширение будет равновесным только в случае, если температура газа Т равна температуре источника (Т = Т 1), внешняя сила Р равна давлению газа на поршень (Р = pF), а при расширении газа нет ни внешнего, ни внутреннего трения. Работа расширения газа в этом случае равна Невыполнение хотя бы одного из указанных условий делает расширение газа неравновесным. Если неравновесность вызвана трением поршня о стенки цилиндра, то работа d l, совершаемая против внешней силы Р, оказывается меньше, чем pdv, так как часть ее затрачивается на преодоление трения и переходит в теплоту d q тр. Она воспринимается газом вместе с подведенной теплотой d q, в результате чего возрастание энтропии газа в неравновесном процессе Если неравновесность вызвана отсутствием механического равновесия (P < pF), поршень будет двигаться ускоренно. Быстрое движение поршня вызывает появление вихрей в газе, затухающих под действием внутреннего трения, в результате чего часть работы расширения опять превращается в теплоту d q тр. Работа против внешней силы снова получается меньше, а возрастание энтропии – больше, чем в равновесном процессе с тем же количеством теплоты d q. Если неравновесность вызвана теплообменом при конечной разности температур (температура газа Т меньше температуры источника Т 1), то возрастание энтропии рабочего тела Итак, неравновесность всегда приводит к увеличению энтропии рабочего тела при том же количестве подведенной теплоты. Это выражение является одной из формулировок второго закона термодинамики. Итак, для равновесных процессов справедливо соотношение В общем виде это можно записать следующим образом
причем ds неравн всегда положительно. Соотношение (3.7) представляет собой математическую запись второго закона термодинамики. Для адиабатно изолированных систем, которые по определению не обмениваются теплотой с окружающей средой (d q = 0), выражение (3.7) принимает вид
Если в адиабатно изолированной системе осуществляются равновесные процессы, то энтропия системы остается постоянной. Самопроизвольные (а значит, и неравновесные) процессы в изолированной системе всегда приводят к увеличению энтропии. Следует подчеркнуть, что равенство (3.8) применимо только к адиабатно изолированным системам. Если от системы отводится теплота, то ее энтропия может убывать и при протекании в ней самопроизвольных (неравновесных) процессов, когда
Date: 2015-05-09; view: 1835; Нарушение авторских прав |