1.10 Второй закон термодинамики для обратимых и

НЕОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССОВ

Представим, что система переходит из начального состояния в конечное двумя путями - обратимо и необратимо.

Q_обр = U + W_обр

Q_необр = U + W_необр

т.к. величина ΔU определяется только начальным и конечным состоянием системы и поэтому одинаковы в обоих процессах.

W_необр < W_обр

следовательно Q_необр < Q_обр

Для обратимого процесса

Q_обр = TdS

dS =

S = S₂ – S₁ =

= 0

dS = 0

S = 0

Для необратимого процесса

Q_необр < TdS

dS >

S >

< 0

dS > 0

S > 0

TdS dU + W

TdS  dU + PdV

При протекании в изолированной системе обратимого процесса энтропия системы остается постоянной

S = 0

Если в ней будет протекать неравновесный процесс, то энтропия будет возрастать

S > 0

В общем случае в изолированной системе

S  0

Исследуя энтропию, очевидно можно предсказывать направление процесса. Если в изолированной системе для какого-либо процесса энтропия возрастает, то процесс возможен (может протекать самопроизвольно),если энтропия согласно расчета должна убывать, то процесс невозможен. При постоянстве энтропии процесс равновесен.

Причем при равновесии энтропия достигает максимально возможного значения.

1.11 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ В РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ

Для расчета изменения энтропии при равновесных процессах используется соотношение

dS =

1.Изменение энтропии при фазовых превращениях

Фазовые превращения происходит при постоянной температуре

dS = Q_Р

S = S₂ – S₁ = = ,

где Н_ФП - теплота фазового перехода, Т - температура фазового перехода. Энтропия при фазовых превращениях изменяется скачком.

2.Изменение энтропии при изотермическом расширении (сжатии) моля газа

S = = Rdln

Q = RT dln

S = R ln

3.Изменение энтропии при нагревании системы

dS = = C_Р

S = C_Р = C_Р dlnT

S = C_Р ln

C_Р = a + bT + c T²

S = aln + b(T₂ – T₁) + (T₂² – T₁²)

4.Изменение энтропии идеального газа

Q = dU + W

Q = nC_V dT + PdV

= dS = nC_V + = P/T = nR/V

= nC_V dlnT + nRdlnV = nC_P dlnT - nRdlnP

S = nC_V ln + nRln = nC_P ln – nRln

а) изотермический процесс

S = nRln = nRln

б) изохорический процесс

S = nC_V ln

в) изобарный процесс

S = nC_P ln