|
Курс физики . Страница 90 (Добавлена 2012-05-26 21:10)
Реальные процессы сопровождаются диссипацией энергии (из-за трения, теплопроводности и т. д.), которая нами не обсуждается. Обратимые процессы ? это идеализация реальных процессов. Их рассмотрение важно по двум причинам: 1) многие процессы в природе и технике практически обратимы; 2) обратимые процессы являются наиболее экономичными; имеют максимальный термический коэффициент полезного действия, что позволяет указать пути повышения к. п. д. реальных тепловых двигателей.
§ 57. Энтропия, ее статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью
Понятие энтропии введено в 1865 г. Р. Клаузиусом. Для выяснения физического содержания этого понятия рассматривают отношение теплоты Q, полученной телом в изотермическом процессе, к температуре Т теплоотдающего тела, называемое приведенным количеством теплоты.
Приведенное количество теплоты, сообщаемое телу на бесконечно малом участке процесса, равно ?Q/T. Строгий теоретический анализ показывает, что приведенное количество теплоты, сообщаемое телу в любом обратимом круговом процессе, равно нулю:
(57.1)
Из равенства нулю интеграла (57.1), взятого по замкнутому контуру, следует, что подынтегральное выражение ?Q/T есть полный дифференциал некоторой функции, которая определяется только состоянием системы и не зависит от пути, каким система пришла в это состояние. Таким образом,
(57.2)
Функция состояния, дифференциалом которой является ?Q/T, называется энтропией и обозначается S.
Из формулы (57.1) следует, что для обратимых процессов изменение энтропии
(57.3)
В термодинамике доказывается, что энтропия системы, совершающей необратимый цикл, возрастает:
(57.4)
Выражения (57.3) и (57.4) относятся только к замкнутым системам, если же система обменивается теплотой с внешней средой, то ее энтропия может вести себя любым образом. Соотношения (57.3) и (57.4) можно представить в виде неравенства Клаузиуса
(57.5)
т. е. энтропия замкнутой системы может либо возрастать (в случае необратимых процессов), либо оставаться постоянной (в случае обратимых процессов).
Если система совершает равновесный переход из состояния 1 в состояние 2, то, согласно (57.2), изменение энтропии
(57.6)
где подынтегральное выражение и пределы интегрирования определяются через величины, характеризующие исследуемый процесс. Формула (57.6) определяет энтропию лишь с точностью до аддитивной постоянной. Физический смысл имеет не сама энтропия, а разность энтропий.
Исходя из выражения (57.6), найдем изменение энтропии в процессах идеального газа.
Предыдущая страница |
Следующая страница
|
Статья: Современные технологии в физическом образовании.
