Эксергия

Энциклопедия физики и техники

ЭКСЕРГИЯ - термодинамич. ф-ция, определяющая работоспособность массы в поточной системе; макс, кол-во работы, к-рое может быть получено от поточной системы в обратимом переходе её из исходного состояния в состояние равновесия с окружающей средой, имеющей пост, темп-ру T₀, энтальпию H₀ и энтропию S₀ (при отсутствии др. источников теплоты, кроме окружающей среды). Э. является ф-цией состояния и определяется приращением энтальпии H и энтропии S; она равна где H-H₀ и S-S₀ соответственно приращение энтальпии и энтропии. Для описания превращения подводимой к системе теплоты в работу иногда используют понятие Э. теплоты, Э_Q Если в соответствующем термодинамич. цикле отвод теплоты происходит при темп-ре окружающей среды тоопределяется как площадь цикла в Т- S-диаграмме:

Э. теплоты зависит от характера процесса подвода теплоты и, следовательно, не является ф-цией состояния.

Лит.: Исаев С. И., Курс химической термодинамики, M., 1975.

Третье начало термодинамики (теорема Нернста) — физический принцип, определяющий поведение энтропии при приближении температуры к абсолютному нулю. Является одним из постулатов термодинамики, принимаемым на основе обобщения значительного количества экспериментальных данных.

[Править] Формулировка

Третье начало термодинамики может быть сформулировано так:

«Приращение энтропии при абсолютном нуле температуры стремится к конечному пределу, не зависящему от того, в каком равновесном состоянии находится система».

или

где x — любой термодинамический параметр.

Третье начало термодинамики относится только к равновесным состояниям.

Поскольку на основе второго начала термодинамики энтропию можно определить только с точностью до произвольной аддитивной постоянной (то есть, определяется не сама энтропия, а только её изменение):

,

третье начало термодинамики может быть использовано для точного определения энтропии. При этом энтропию равновесной системы при абсолютном нуле температуры считают равной нулю.

Третье начало термодинамики позволяет находить абсолютное значение энтропии, что нельзя сделать в рамках классической термодинамики (на основе первого и второго начал термодинамики). В классической термодинамике энтропия может быть определена лишь с точностью до произвольной аддитивной постоянной S₀, что не мешает термодинамическим исследованиям, так как реально измеряется разность энтропий (S₀) в различных состояниях. Согласно третьему началу термодинамики, при значение .

В 1911 году Макс Планк сформулировал третье начало термодинамики, как условие обращения в нуль энтропии всех тел при стремлении температуры к абсолютному нулю: . Отсюда S₀ = 0, что даёт возможность определять абсолютное значения энтропии и других термодинамических потенциалов. Формулировка Планка соответствует определению энтропии в статистической физике через термодинамическую вероятность (W) состояния системы S = kln W. При абсолютном нуле температуры система находится в основном квантово-механическом состоянии. Если оно невырожденно, то W = 1 (состояние реализуется единственным микрораспределением) и энтропия S при равна нулю. В действительности при всех измерениях стремление энтропии к нулю начинает проявляться значительно раньше, чем могут стать существенными дискретность квантовых уровней макроскопической системы и влияние квантового вырождения.