7. Другий закон термодинаміки. Ентропія. Умови самочинного протікання процесу

• Дру́гий закон термодина́міки — один із основних законів фізики, закон про неспадання ентропії в ізольованій системі. Він накладає обмеження на кількість корисної роботи, яку може здійснити тепловий двигун. На засадничому рівні другий закон термодинаміки визначає напрямок протікання процесів у фізичній системі - від порядку до безладу. Існує багато різних формулювань другого закону термодинаміки, загалом еквівалентних між собою. Неможливо побудувати машину, яка б працювала циклічно, охолоджувала б джерело тепла чи піднімала вгору вантажі, не викликаючи при цьому жодних змін в природі.

• Ентроп́ія S — термодинамічна величина, міра розсіювання тепла. Внаслідок ентропії частина енергії термодинамічної системи не може бути використаною для виконання роботи, оскільки пов'язана з незворотними процесами розсіяння. Вона також є мірою безладу в термодинамічній системі.

8. Які величини називаються параметрами стану і які функціями стану?

Якщо параметри стану термодинамічної системи мають цілком певне значення і з часом не змінюються при незмінних зовнішніх умовах, то така система перебуває в стані рівноваги. Коли ж параметри стану змінюються з часом, то в системі відбувається термодинамічний процес. Прикладом термодинамічного процесу може бути зміна об'єму газу, що супроводжується зміною тиску й температури.

Стан системи, що не змінюється в часі називається стаціонарним. Якщо стаціонарний стан системи, не зумовлений перебігом якогось зовнішнього відносно системи процесу, то такий стан називається термодинамічною рівновагою.

Нерівноважний стан — стан системи, виведеної з термодинамічної рівноваги. У системі, що знаходиться в нерівноважному стані, відбуваються необоротні процеси, які прагнуть повернути систему у стан термодинамічної рівноваги, за умови відсутності чинників, що перешкоджають цьому, наприклад, відведення (або підведення) енергії чи речовини з системи. В іншому випадку, можливим є стаціонарний (що не змінюється з часом) нерівноважний стан.

Процес повернення термодинамічної системи до рівноважного стану після виведення її з цього стану називають релаксацією.

Стандаpтний термодинамiчний стан

• 1. Вибраний термодинамічний стан, відносно якого обчислюються термодинамічні величини компонентів даної фази. У

найпростішому випадку це може бути стан чистого компонента чи компонента в дуже розведеному розчині. Взагалі, це набір умов, вибраних для зручності порівняння термодинамічних властивостей. Стандартними станами вважаються:

• а) для газів у випадку чистих речовин — це газ при стандартному тиску, з допущенням, що газ поводиться як ідеальний;

• б) для чистої фази, чи суміші, чи розчинника в рідкому чи твердому стані — це стан чистої речовини в рідкій чи твердій фазі при стандартному тиску;

• в) для розчиненого (солюта) в розчині — це (гіпотетичний) стан при стандартній моляльності, стандартному тиску чи стандартній концентрації, що поводить себе як безконечно розбавлений розчин;

• г) для чистої речовини, концепція стандартного стану прийнятна до речовини з добре визначеним агрегатним станом з точно встановленим, але довільно вибраним стандартним тиском.

Температура не включається в означення стандартного стану і повинна вказуватися, але коли не наводиться, то відповідає 25 °C.

2. Стан системи, при якому речовина перебуває в своїй найстабільнішій формі за стандартних умов, тиск 1·105 Па та температура 298 К.

Функції стану термодинамічної системи

Функцією стану називають таку фізичну характеристику системи, зміна якої під час переходу системи з одного стану до іншого не залежить від виду відповідного цьому переходутермодинамічного процесу, а повністю визначається значеннями параметрів початкового і кінцевого станів. Функції станів включають у свій перелік екстенсивні (залежні від маси) та інтенсивні (не залежні від маси) величини.

До екстенсивних величин належать:

• внутрішня енергія U;

• ентальпія H;

• ентропія S;

• ізохорно-ізотермний потенціал (вільна енергія Гельмгольца) F;

• ізобарно-ізотермний потенціал (вільна енергія Ґіббса) G.

До інтенсивних величин належать:

• температура;

• густина;

• в'язкість тощо.