9. Понятия: энтропия, изменение энтропии. Расчет изменения энтропии в некоторых процессах.
Величина
S
называется энтропией и служит мерой
той части энергии , которая не может
быть превращена в работу. В тоже время
энтропия является функцией состояния
, поэтому
Sобр.=
необр.=
.
С другой стороны энтропия служит мерой упорядоченности системы, это определение вытекает из трактования энтальпии которое предложил Больцман: S=klnW.
При протекании любова процесса энтропия меняется, т.к. меняются состояния характеризующие систему, следовательно и параметры характериз. систему. Наиболее часто рассматривают два вида процесса:
1)фазовый переход. Тв---ж; Тв—газ; жид --- газ.
Так как изменение энтропии в любом процессе одинаково для обратимого и не обратимого протекания, в теорет.записи можно использовать знак равно.
dS=
.
Теплота необходимая для фазового
перехода наз.теплотой фазового
перехода.
tr
tr
=
.
Следовательно
любые фазовые переходы являются
самопроизвольными в отличие от обратных.
2)Нагревание.
Чаще всего
нагревание рассматривают для
конденсированных и газообразн. систем
, работа расширения принимается равной
0, т.к. W=p
.
V=const.
В этом случае
ln
.
Аналагично для изохорного нагревания.
Сложнее с газообразными системами,
т.к.учитывается работа расширения, в
этом случае объем меняется столь
значительно, что принебречь его
изменением не возможно.
Уравнения для расчета энтропии для различных систем:
Изотермический
процесс (Т=const):
ΔS=
(V=const)
ΔS=
(P=const)
Изобарный
процесс (P=const):
ΔS=
;
ΔCp=const;
ΔS=nCpln
Изохорный
процесс (V=const):
ΔS=
;
ΔCv=const;
ΔS=nCvln
10. Объединенное уравнение 1ого и 2ого законов термодинамики. Изменение энергии Гиббса Свойства энергии Гиббса
энергия ГиббсаG(T,p)=H-TS=F+pV
ϬQ=dU+ϬA, ϬA=pdV+ϬA', ϬQ=dU+pdV+δA' – первый закон термодинамики.
ϬQ=TdS
– второй закон термодинамики.
Зависимость термодинамических потенциалов от их естественных переменных описывается основным уравнением термодинамики, которое объединяет первое и второе начала: TdS=dU+ PdV=ϬA' => A'max= TdS-dU- PdV
TS –U + PV=G – свободная энергия Гиббса
A’max= -dG – изобарно-изотермический потенциал
В зависимости от условия протекания процесса различают ; термодинамических потенциала
ПA,B
A'max=-ПАВ- т.е во всех случаях A'max= убыли соответствующих термодинамических потенциалов.
A'max=-ПАВ- для обратимых процессов, A'max<-ПАВ- для необратимых процессов, A'max>=-ПАВ- для любых процессов.
A'max=0, т.е си-ма находится под влиянием давления.
∆ПАВ<0 при любом самопроизвольном процессе термодинамический потенциал уменьшается и его можно использовать, как критерий направления процесса:
1)Если процесс идет самопроизвольно прямо, тогда ПАВ уменьшается и процесс идет в прямом направлении.
2)Если ПАВ уменьшается и в момент равновесия имеет минимальные значения или ПАВ равно 0, тогда процесс идет в обоих направлениях.
3)Если ПАВ больше 0, то процесс идет в обратную сторону, т.е не самопроизвольно