39. Қайтымды және қайтымсыз процестер.
Термодинамикалық процесс қайтымды деп аталады, егер ол түзу бағыттада, кері бағытта да жасала алса. Егер мұндай процестер алдымен түзу бағытта, одан кейін кері бағытта жасалса және жүйе бастапқы күйге келсе, онда қоршаған ортада және де осы жүйеде ешқандай өзгеріс болмайды. Бұл шарттарды қанағаттандырмайтын басқа процестер қайтымсыз болады.
Нақты процестер қайтымсыз, онда әрқашанда энергияның диссипациясы ( жоғалту, үйкелістен, жылуөткізгіштен және т.б.) болады. қайтымды процестер - бұл физикалық модель - нақты процестердің идеализациясы.
40.Энтропия.
dQ жылу көлемі, бір күйден екінші күйге өткендегі берілген немесе алынған жүйеде, бастапқы және соңғы күйлермен анықталмайды, бірақ осы ауысу тәсіліне тәуелді ( ¶Q жүйенің күй функциясы емес).
Әдетте, келтірілген жылу көлемі - жылу ¶Q жүйенің температурасы Т-ға жүйедегі күйлер шексіз аз өзгерістер қатынасы кезіндегі - күй жүйесінің функциясы. Кез- келген айналмалы жүйеде
Интеграл астындағы теңдеу қайсыбір функцияның толық диференциялы, ол жүйедегі күйлердің тек қана бастапқы және соңғы мәндерімен анықталады.
Энтропия S жүйенің күй функциясы деп аталады,
дифференциялы
:
dS=
яғни, термодинамиканың бірінші бастамасын dQ= dU + dA, TdS = dU + dA түрінде жазуға болады. Бұдан dA = TdS – dU = d(TS) – SdT – dU = - d( U – TS) – SdT = - dF – SdT.
F = U – TS функциясы жүйенің күй функциясы және Гельмгольц энергиясы немесе бос энергия деп аталады.
41. Энтропияның өзгеруі.
Қайтымды процесстер үшін жабық жүйеде DS = 0; қайтымсыз циклдер үшін DS>0.
Клаузиус теңcіздігі: жабық жүйедегі энтропия өсуі мүмкін ( қайтымсыз процестер жағдайында ) немесе қалыпты күйде қалады ( қайтымды процестер жағдайында )
dS және dQ бірдей белгі болғандықтан, яғни өзгеру сипаттамасы бойынша энтропияны жылу алмасу процесінің бағытында деп айтуға болады.
Денені қыздырғанда dQ> 0, оның энтропиясы өзгереді dS > 0, суытқанда dQ < 0 және дененің энтропиясы төмендейді dS < 0
Изоэнтропия деп тұрақты энтропия кезінде өтетін процесті айтады.
(S = const)
Қайтымды адиабаталық процесте dQ = TdS = 0, dS = 0 және S= const болғандықтан адиабаталық процесс изоэнтропиялық болады.
Мысал үшін идеал газды қарастырамыз, тепе-теңдік бір күйден екінші күйге ауысатын болғандықтан
DS1®2
=
S2
– S1
=
қолданылады,
екенін ескерсек, онда
Идеал газ процестерінде энтропияның өзгеруі
Изохоралық ( V=const) |
Изобаралық ( p= const) |
Изотермиялық ( T=const) |
Адиабаттық ( S=const) |
|
|
|
|
42. Энтропияны статистикалық тұрғыдан түсіндіру.
Дененің немесе жүйенің термодинамикалық ықтималдылығы W - бұл тәсілдер саны, ол термодинамикалық күйдің нақтылануы ( макро күй)
Больцман формуласы: S = k ln W
Мұндағы k - Больцман тұрақтысы.
Жүйенің энтропиясы тұрақты берілген макрокүйлерді нақтылайтын микрокүй санының логорифімен анықталады.
Энтропия ретсіз жүйенің өлшемі болады – неғұрлым макрокүйлер саны көп болса, соғұрлым энтропия көп болады.