§33. Примеры расчета изменения энтропии

Итак, , как мера изменения беспорядка или неупорядоченности системы, определяемое в ТД через

для обратимых процессов, может быть вычислена в некоторых процессах через указанную формулу.

1. Приращение энтропии при нагреве твердого тел и жидкостей.

Следует учитывать. Что выше приведенная формула справедлива лишь для обратимых процессов, а, значит, процесс нагрева должен быть равновесным или достаточно медленным, тогда температура тела в любой момент нагрева можно считать определенной и равной по всему объему.

Учитывая, что , получим

т.к..

В процессе охлаждения .

2) Приращение энтропии при фазовых переходах

а) плавление

-удельная теплота плавления

б) кристаллизация

в) парообразование

- удельная теплота парообразования

г) конденсация

3. Приращение энтропии идеального газа.

Рассмотрим при изопроцессах

а) Изохорный

б) Изотермический

в) Изобарный

г) Адиабатный

§34. Закон увеличения энтропии (II начало тд).

Теорема Нернста (III начало ТД)

Из самого определения энтропии, как величины, характеризующей вероятность термодинамического состояния, определяемую числом микросостояний, следует, что в состоянии равновесия вероятность или число микросостояний наибольшее, в противном случае система стремилась бы к равновесию. Стремление изолированной термодинамической системы к равновесию, как фундаментальное свойство природы, и является вторым началом термодинамики.

Энтропия теплоизолированной или замкнутой системы не может убывать. Она увеличивается при необратимых процессах и остается постоянной при обратимых (равновесных) процессах в замкнутой системе, т.е. для замкнутых систем (), гдепри равновесных процессах или в состоянии равновесия.

Таким образом, изолированная система с течением времени приходит в состояние термодинамического равновесия, чему отвечает рост энтропии до максимального значения при равновесии.

Эта формулировка касается замкнутых термодинамических систем, т.е. самопроизвольно из хаоса не может возникнуть порядок, т.к. энтропия в теплоизолированных системах может только возрастать.

Для замкнутых или теплоизолированных систем имеет место возрастание энтропии, при этом при обратимых процессах ипри необратимых процессах. Если термодинамическая система не является изолированной, топри равновесных процессах ипри неравновесных процессах, т.к. знак неравенства связан с необратимостью процессов.

Термодинамическая система, не являющаяся замкнутой, именуется еще открытой термодинамической системой. Отметим, что в незамкнутых термодинамических системах энтропия может как возрастать, так и убывать, что связано с . При этом если(тепло сообщается), то, если, то энтропия может как возрастать, так и убывать. При этом увеличиваться она может только при необратимых процессах. Таким образом, упорядоченность системы может увеличиваться только при наличии незамкнутости системы, при отдаче системой тепла другим телам. Кроме приведенной формулировки второго начала термодинамики имеются и другие эквивалентные формулировки:

1. Формулировка Клаузиса

Невозможны такие процессы, единственным конечным результатом которых был бы переход тепла от менее нагретого тела к телу, более нагретому. Иными словами теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретых тел к более нагретым. Важным моментом термодинамики является исследование процессов при низких температурах. Исследование процессов в криогенной области привели к следующему обобщению. Абсолютный ноль температур не достижим, а при стремлении температуры к абсолютному нулю энтропия любого тела также стремится к нулю (). Т.е. статистический весединственному микросостоянию. Соответствующему температуре абсолютного нуля. Это утверждение носит название тепловой теоремы Нернста (илиIII-го начала термодинамики).

Из теоремы Нернста следует, что при , следовательно энтропия тела при температуреTравна количеству приведенной теплоты, полученной телом при его обратимом переходе из состояния св указанное состояние.