4.6. Зміна ентропії ізольованої термодинамічної системи.

Розглянемо повністю ізольовану від навколишнього середовища термодинамічну систему (не обмінюється ні енергією тепловою ні механічною)......Джерела теплоти.....

Д ля неї умова ; і температура довкілля .

Якщо є різниця температур відбувається самочинний тд процес (теплота самочинно переходить від більш нагрітого до менш нагрітого). Якщо процес самочинний то за 2 зак т-ки він є необоротний. то як зміниться ізольованої системи?

Запишемо - ентропія гарячого джерела зменшиться, а другого джерела збільшиться . Оскільки кількість теплоти елементарна то підведення і відведення буде здійснюватися при незмінних температурах. Зміна ентропії системи або . Теплоту взяли за абсолютною величиною тобто ця величина не впливає на знак правої частини р-ня. Тоді який знак буде . Це означає що ентропія ізольованої системи якщо в ній протікає необоротний процес - зростає. А якщо тоді ентропія не змінюється – відбувається оборотний процес.

Оскільки в природі всі процеси в тій чи іншій мірі необоротні то ентропія системи буде зростати і виникає питання, а до якої межі? Ось є схема – коли температури джерел зрівняються і припиниться самочинний процес. В цьому випадку ентропія системи досягне свого максимуму про що буде свідчити те що перша похідна ентропії системи = 0, а друга похідна від’ємна. Система прийшла в положення рівноваги. Використовуючи це положення в 1854 р Клаузіус висунув теорію теплової смерті всесвіту.

Р озглянемо як змінюється ентропія в окремо взятому необоротному термодинамічному процесі? Розглянемо невеликий цикл в наприклад ТS-діаграмі 1-2. В процесі 1-2 теплота підводиться а в процесі 2-1 відводиться. Процес 1-2 необоротний про що свідчить штрихова лінія, в той час коли 2-1 є оборотний. Цикл прямий але необоротний оскільки має місце один необоротний процес. За другим інтегралом Клаузіуса . Замінимо круговий інтеграл сумою криволінійних інтегралів . Оскільки процес 2-1 є оборотний то . Тоді останній вираз можна переписати або або в диференціальній формі . В загальному виді добавивши в вираз знак дорівнює - рівняння другого закону термодинаміки: „=” – процеси оборотні, „>” – процеси необоротні. Комбінуючи з першим законом термодинаміки і прийнявши можна записати:

, – об’єднані рівняння першого і другого законів термодинаміки.

Розділ 5. Основи термодинаміки потоку

5.1 Поняття стаціонарної і одновимірної течії

З гадаємо класифікацію тдс яку розглянули на 1 лекції. За енергообміном, за обміном робочим тілом. Цей розділ присвячений розгляду саме відкритих тдс – обмінюються РТ з навколишнім середовищем. В якості прикладу – компресори, насоси, ДВЗ, будь-який пристрій який виконує технічну роботу і при цьому обмінюється РТ з навколишнім середовищем. Даний розділ є базовим для науки газова динаміка. Всі процеси руху РТ в просторі і часі є важливими для теплових двигунів оскільки РТ рухається по трактах двигуна з дуже великою швидкістю. В загальному випадку РТ рухається каналами. Канал – це стінки які обмежують рух РТ. Канал може мати поперечний переріз незмінний і точної геометричної форми - труба. Але бувають канали криволінійні коли по напрямку руху робочого тіла переріз якось змінюється, або за певною залежністю або хаотично. А самі канали можуть бути довільно зорієнтовані в просторі або можуть бути горизонтальні, вертикальні ... Зображати канал будемо так: зображаємо стінку і вісь. Стрілкою вказуємо напрямок руху РТ. В якості РТ беремо тільки ідеальні гази, що спростить опис таких систем. Через переріз 1-1 РТ попадає до відкритої ТДС, а через 2-2 РТ залишає дану відкриту тдс. Основні відомі нам параметри Т, р, і тут виконують роль основних термодинамічних параметрів стану. Але для опису процесів в таких системах цих параметрів замало. Тому вводять параметр швидкість руху точки. Як його визначити. Позначимо масову витрату течії кг/с, якщо помножимо на і поділимо на то ми отримаємо середню швидкість . - площа поперечного перерізу. За цим розрахунком швидкість однакова в любій точці перерізу 1-1 або 2-2 тому її називають середня швидкість. А на справді в місцях де течія контактує зі стінкою швидкість мінімальна, і максимальна в ядрі потоку. Ми приймаємо що швидкість і інші параметри стану по перерізу не змінюються. А можуть змінюватися вздовж осі потоку. Така течія коли параметри змінюються тільки вздовж осі потоку називається одновимірна течія. Течія ще буває стаціонарна і нестаціонарна. Якщо з плином часу в будь-якій точці потоку (а) параметри не змінюються то така течія називається стаціонарною. Отже вивчати термодинаміку потоку починаємо з одновимірної стаціонарної течії.