Изменение энтропии в обратимых и необратимых процессах

Изменение энтропии в необратимых процессах. Энтропия есть функция состояния. Поэтому если система переходит из какого-либо состояния 1 в состояние 2, то изменение энтропии будет одним и тем же вне зависимости от того, совершался ли переход обратимо или необратимо. [c.28]

Если система переходит из первого состояния во второе необратимым путем, то останется неизменным, так как энтропия является функцией состояния. В связи с этим, вычисляя изменение энтропии для необратимого процесса, необходимо мысленно заменить его одним или несколькими последовательными обратимыми процессами, сохранив неизменными начальное и конечное состояние системы. [c.25]

Чтобы доказать это положение, рассмотрим движение макросистемы к состоянию равновесия. При этом независимо от того, получает макросистема теплоту извне или нет, в ней происходят необратимые процессы, приводящие к возрастанию энтропии. Иначе говоря, даже в том случае, когда 6Q = О, выполняется условие Т 5 > 0. В связи с этим вместо формулы (1.4.50), определяющей изменение энтропии при обратимых процессах, для оценки изменения энтропии при необратимых процессах нужно использовать неравенство [c.102]

Для изолированной системы изменение энтропии, сопровождающее процесс, позволяет предсказать, будет ли реакция необратимой или обратимой. Как было показано, изменение энтропии положительно, если процесс самопроизвольный, и равно нулю, если процесс обратимый. Эти критерии не могут быть использованы для закрытых систем, для которых вводятся две новые термодинамические функции свободная энергия Гиббса (G) и свободная энергия Гельмгольца (F). [c.89]

Изменение энтропии для необратимого перехода можно рассчитать, рассматривая путь, по которому этот процесс может быть осуществлен в несколько обратимых стадий. Это показано на примере замерзания воды ниже ее точки замерзания. [c.53]

Вычисление изменения энтропии в необратимых процессах. Для необратимых процессов нельзя применять равенство d5 = oQ/T. Надо осуществить некоторый воображаемый обратимый процесс между теми же начальными и конечными состояниями и подсчитать фактическое изменение энтропии. Оно будет равно зменению энтропии в необратимом процессе. Допустим, что надо обрати.мо перевести Qi теплоты от нагревателя к холодильнику. Совершим обратимый цикл Карно. Газ поглощает теплоту Qi, отнимая ее у нагревателя, и производит работу. Затем следует адиабатическое расширение газа до Гг и снова изотермическое сжатие Qo теплоты будет при этом отдано холодильнику. Почему Q2, а не Qi Потому, что газ произвел работу, когда он совершил круговой процесс и вернулся в исходное состояние эту работу можно подсчитать по площади цикла Карно. [c.47]

Изменения энтропии в необратимых процессах. Изменение энтропии для необратимых процессов можно. рассчитать, рассматривая такой путь, по которому процесс может протекать через ряд обратимых стадий. Расчеты такого типа будут проиллюстрированы на примере замерзания воды ниже ее точки плавления. [c.109]

Используя свойство энтропии, что ее изменение не зависит от пути перехода из одного состояния в другое и определяется лишь начальным и конечным состояниями системы, можно вычислить изменение энтропии при необратимом процессе. Для этого можно вернуть систему из конечного состояния в начальное сочетанием в известной мере произвольных процессов, и по количествам тепла, участвующим в этих обратимых процессах, и по темперагурам, при которых эти теплоты сообщаются системе или отнимаются от нее, рассчитать изменение энтропии. Для выяснения этого вопроса рассмотрим следующий пример. [c.21]

Одной из основных термодинамических функций, которая может характеризовать трение и изнашивание в системе при таком подходе, является энтропия. Считается, что в процессах трения и изнашивания энтропия системы растет и стремится к максимуму [264, 268]. Следует отметить, что общее изменение энтропии системы складывается из изменения энтропии вследствие обмена теплом и веществом с внешней средой и изменения энтропии в результате процессов, протекающих внутри самой системы. При этом поступающая энтропия может быть (в зависимости от характера процесса) положительной или отрицательной, а также равной нулю, в то время как энтропия процессов, протекающих внутри самой системы, должна быть равна нулю для обратимых (или равновесных) процессов и положительна для необратимых превращений, к которым относятся трение и изнашивание. [c.250]

Казалось бы, для решения практических задач применение энтропии не оправдано, так как во всех уравнениях, относящихся к необратимым процессам, например в (IV, 13), фигурируют знаки неравенства и, следовательно, зная характеристики необратимого процесса, невозможно вычислить А5. Однако это затруднение легко обойти чтобы решить задачу расчета А5, достаточно представить изучаемый процесс протекающим обратимо, иными словами, надо заменить его мысленно таким сочетанием обратимых процессов, в результате которых система пришла бы в то же конечное состояние, что и при фактическом ее изменении. Действительно, такой прием позволяет вычислить А5, так как для обратимых процессов в расчетных уравнениях фигурируют знаки р а-венства в то же время величина А5, найденная на этом фиктивном пути, является изменением энтропии в действительном процессе, так как изменение энтропии не зависит от характера превращения. (Поэтому невозможность осуществления обратимого процесса не может служить помехой для применения описанного приема.) [c.88]

Общее изменение энтропии системы определяется суммой производимой энтропии (в необратимом процессе) и потока энтропии (приобретаемой или выделяемой в результате теплообмена). В обратимых процессах энтропия не производится и все ее изменение определяется величиной Q T. [c.173]

Если система переходит т 1 в 2 необратимо, то изменение энтропии будет то же, что и в первом случае, так как она- является функцией состояния и не зависит от пути перехода, а определяется только начальным, и конечным- состоянием системы. На этом основан способ подсчета энтропии для необратимых процессов если провести обратимый процесс между двумя состояниями и найти приведенную теплоту этого процесса, то она будет равна изменению энтропии для любого процесса (в том числе и необратимого), который возможно провести между этими состояниями. [c.36]

В изолированных системах энтропия не может убывать, она возрастает или остается постоянной. Это одно из основных свойств энтропии. Постоянство энтропии ds = 0) означает, что изменение состояния обратимо, возрастание энтропии означает необратимость процесса. Это важное свойство энтропии позволяет судить о степени отклонения реальных процессов от идеальных, позволяет анализировать эффективность различных тепловых устройств, в том числе и криогенных систем (см. стр. 90). [c.8]

Сжатие газа в компрессоре. Необратимое изменение энтропии в этом процессе определится как разница между изменением энтропии при отводе тепла сжатия и изменением энтропии при обратимом изотермическом сжатии идеального газа ASt- = 1п о [c.92]

Указание. Необратимый процесс переохлаждения воды заменить тремя обратимыми процессами нагреванием воды от —10 до 0° С, замораживанием ее при 0° С, охлаждением льда от О до —10° С для каждого процесса подсчитать изменение энтропии. Для первого процесса получим AjS (от 263 до 273° К) [c.192]

Машина Карно (96) 4. Обобщение результатов, полученных при рассмотрении цикла Карно (99) 5. Энтропия и ее связь с обратимостью и необратимостью процессов (102) 6. Энтропия и молекулярно-кинетическая природа теплоты (106) 7. Изменение энтропии в химическом процессе (109) 8. Расчеты энтропии. Энтропийная диаграмма (110) - [c.301]

Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы подразделяются на термодинамически обратимые и необратимые. Равновесные состояния системы могут изучаться на основе принципа существования энтропии. Он утверждает, что существует функция состояния системы — энтропия, изменение которой в равновесных процессах происходит только под действием энергии в форме теплоты. Равновесные процессы в природе и технике никогда не встречаются и представляют собой предельное состояние процесса. [c.83]

Требование постоянства энтропии, таким образом, ставится лишь по отношению к обратимым виртуальным изменениям системы. Наличие необратимых процессов по другим направлениям и незамкнутость системы по отношению к этим процессам игнорируются. Впервые Томсон применил это смелое распространение второго принципа к термоэлектрическим явлениям. [c.404]

Таким образом, введение в цикл с регулирующим вентилем охлаждения жидкости путем снижения холодопроизводительности при температуре То не приводит к изменению холодильного коэффициента. Сравнивая циклы 1—2—3—4—4 с регулирующим вентилем и с охлаждением жидкости 1а—1—2—3—4—5—1а с циклом Карно 1—2—3—За—4 одинаковой с ними холодопроизводительности, можно определить дополнительную работу, затрачиваемую в этих необратимых циклах по сравнению с обратимым. Эта работа эквивалентная площади О—4—За—4, равна в обоих случаях и вследствие равенства площадей О—4—4а и Ь—4а—4 —с выражается произведением температуры Т на возрастание энтропии Аз в необратимых процессах регулирующего вентиля или теплообмена. Перенос тепла процесса 4—О, в котором температура изменяется от величины Т до То на более низкий температурный уровень То без получения работы, необратим и дает возрастание энтропии. В необратимых процессах дросселирования в регулирующем вентиле, равно как и охлаждения жидкости от точки 4 до точки О телом с более низкой температурой, чем Т, энтропия Дз возрастает на одну и ту же величину ( <— 0 = и дополнительная работа [c.135]

Из этого отнюдь не следует, что изменение энтропии в цикле, включающем необратимые процессы, не равно нулю. Энтропия является функцией состояния, и изменение ее не зависит от условий проведения процесса и, в частности, от его обратимости. Если система вернулась в исходное состояние, а это является условием кругового процесса, то ее энтропия всегда принимает исходное значение, и, следовательно, изменение энтропии равно нулю. Но теплота процесса зависит от условий его проведения, и неравенство (VII, 7) означает, что при необратимом процессе становится неприменимым равенство (VI 1,3) и вместо него будет справедливо неравенство [c.217]

Диффузия — необратимый самопроизвольный процесс. Чтобы вычислить изменение энтропии при взаимной диффузии двух газов, нужно вычислить изменение энтропии каждого из газов при обратимом изотермном расширении от начального объема или до [c.117]

Изменение энтропии всецело определяется начальным и конечным состояниями газа и не зависит от того, протекал ли процесс обратимо или необратимо, происходил ли он с поглощением или выделением теплоты или при = 0. Однако только при обратимом изотермическом проведении процесса AS = q/T (п, следовательно, q = RT n = Лм . [c.232]

Найдем соотношение между изменением энтропии и теплотой, передаваемой в необратимом процессе. Теплота в необратимом процессе согласно уравнению (II, 99) меньше, чем в обратимом. При этом из уравнения (11,90) получаем [c.114]

Для необратимых процессов изменение энтропии связано с теплотой процесса неравенствами (II, 102), (II, 103) и (II, 105). Поэтому по данным для необратимых процессов энтропию нельзя вычислить. Но изменение энтропии в обратимом и необратимом процессах одинаково, так как энтропия является функцией состояния. Следовательно, чтобы вычислить изменение энтропии в данном реальном необратимом процессе, нужно этот процесс (мысленно) провести обратимо и вычислить изменение энтропии по уравнению для обратимого процесса. [c.116]

Решение. Процесс явно необратим, поэтому AS>Q T. Изменение энтропии А5 можно подсчитать только для обратимого процесса. Однако энтропия — функция состояния, не зависящая от пути процесса, а зависящая лишь от исходного и конечного состояний. Если обратимый и необратимый процессы провести при одних и тех же начальных и конечных состояниях системы, то Д5ояр = Д8 еобр. Всякий необратимый процесс можно провести мысленно в несколько стадий в тех же граничных условиях и вычислить энтропию для каждой обратимой стадии. Тогда сумма изменений энтропии этих стадий будет равна сумме изменений энтропии необратимого процесса. Поэтому мысленно проведем наш процесс обратимо в три стадии [c.101]

Таким образом, изменение энтропии в произвольном обратимом процессе равно, а в необратимом больше приведенной теплоты процесса. [c.76]

В необратимых термодинамических процессах полезная работа меньше, а теплота процесса больше, чем в обратимых процессах (см. разд. 11.22). Таким образом, согласно законам природы, теплота, теряемая системой при проявлении некоторой необратимости процесса, возрастает, а поглощаемая теплота уменьшается. Поскольку величина изменения состояния системы не зависит от характера протекания процесса, то изменение энтропии системы (как функции состояния), вне зависимости от характера протекания процесса остается одним и тем же. Из этого следует, что равенство (П.55) в приложении к необратимым термодинамическим процессам превращается в неравенство [c.96]

Таким образом, изменение энтропии в системе является критерием обратимости протекающего процесса. В основном все процессы в природе протекают необратимо, т. е. с возникновением энтропии. Обратимые процессы являются предельным случаем реальных процессов, если представить их как протекающие бесконечно медленно. Несмотря на это, как мы увидим в дальнейшем, имеется возможность исследования необратимых процессов методами равновесной термодинамики, если мысленно представить необратимый процесс как последовательность обратимых процессов. [c.235]

Решение. В данном случае происходит необратимый процесс (лед при —10°С не может самопроизвольно растаять). Как уже упоминалось, изменение функции состояния для необратимого процесса можно вычислить, разделив его на ряд обратимых стадий. Рассмотрим следующие стадии и с помощью уравнения (245) найдем изменения энтропии [c.238]

До сих пор, когда мы говорили об изменении энтропии, имелись в виду обратимые процессы установлено, что величина AS для бесконечно мало обратимого процесса выражается уравнением (И, 42). Однако, как мы уже знаем, обратимые процессы являются идеальными. Реальные же процессы, протекающие в природе, практически необратимы, так как при любых превращениях часть энергии переходит в теплоту, а последняя, как следует из второго начала термодинамики, может превращаться в другие виды энергии лишь частично. [c.71]

Те положения, которые мы постулировали при введении понятия энтропии, рассмотрим как следствия, вытекаюш ие из фундаментального неравенства Клаузиуса. Как уже известно, энтропия — критерий обратимости и необратимости процессов. Исходя из ее основного свойства как функции состояния, определяют изменение энтропии для обратимого и необратимого процессов одним и тем же способом. [c.109]

Таким образом, изменение энтропии равно приведенной теплоте, сообщенной системе обратимым процессом, но больше приведенной теплоты, сообщенной необратимым процессом. [c.86]

Используя свойство энтропии, что ее изменение не зависит от пути перехода из одного состояния в другое и определяется лишь начальным и конечным состояниями системы, можно вычислить изменение энтропии при необратимом процессе. Для этого можно вернуть систему из конечного состояния в начальное сочетанием в известной мере произвольных процессов, и по количествам тепла, участву-юптим н этих обратимых про- [c.21]

При недостаточно критическом применении второго закона термодинамики из него можно сделать принципиально неправильный вывод. Согласно второму закону, в изолированной системе во всех обратимых- процессах энтропия не претерпевает изменений, а в необратимых только возрастает. Поэтому, если течение необратимых процессов не исключено, то энтропия такой системы может только возрастать, и это возрастание должно сопровождаться постепенным выравниванием температуры различных частей системы. Если рассматривать вселенную в целом как систему изолированную (не вступающую ни в какое-взаимодействие с другой средой), то можно заключить, что возрастание энтропии должно привести в конце концов к полному выравниванию температуры во всех частях вселеггной, что означало бы, с этой точки зрения, невозможность протекания каких-нибудь процессов и, следовательно, тепловую смерть вселенной . Такой вывод, впервые четко сформулированный в середине XIX в. Клаузиусом, является идеалистическим, так как признание конца существования (т. е. смерти ) вселенной требует признаиид и ее возникновения. Статистическая природа второго начала термодинамики не позволяет считать его универсально применимым к системам любых размеров. Нельзя утверждать также, что второй закон применим к вселенной в целом, так как в ней возможно протекание энергетических процессов (как, например, различные ядерные превращения), на которые термодинамический метод исследования но может механически переноситься. В определенных видах космических процессов происходит возрастание разности температур, а не выравнивание их. [c.220]

Все термодинамические способы повышения степени рекуперации тепловой энергии в узлах теплообмена и ТС в целом определяются вторым законом термодинамики [7,20-24] идельаные обратимые процессы протекают без изменения энтропии, в то время как в реальных, необратимых процессах, она возрастает. Наиболее отчетливо это видно из анализа идеального цикла Карно, в котором возможно максимальное превращение имеющегося тепла в работу. Если обозначить количество тепла при температуре потока Т через Ц, а -температура окружающей среды, то теоретически максимально возможное количество работы А, получаемое в цикле Карно, равно Q (Т -Т )/Т . Величина TQ/TJ - часть тепла, которое рассеивается в атмосферу (рис. I). Зависимость цикла Карно от температуры =(Т]--Тд)/Т представлена на рис. 2. Из изложенного вытекает несколько важных термодинамических предпосылок, учет которых при синтезе оптимальных ресурсосберегающих ТС позволяет обеспечивать их высокую эффективность. [c.38]

Между некоторым исходным состоянием I и конечным состоянием II осуществляются два перехода. Один из них протекает обратимо, другой — необратимо. Известны тепловые эффекты этих процессов Собр и Онеобр, причем Собр>Снеобр. Каково соотношбние между изменением энтропии Д5 в том и другом процессе Что больше [c.19]

S (тв). 1.4. Энтропия системы увеличивается. 1.5. 4,17 Дж/мольX Хград. 1.6. —107,5 Дж/моль. 2.1. G= F+PV. 2.2. Изменения энтропии не происходит в адиабатическом процессе. 2.3. Это происходит при таких условиях обратимого протекания процессов, когда убыль соответствующей термодинамической функции равна максимальной полезной работе процесса. 2.4. ЛОобр = ДОнеобр = 200 Дж. 2.5. —189 Дж/град. Вывода о направлении реакции сделать нельзя, так как энтропия является критерием направленности процессов только в изолированных системах. 2.6. —1,72-10 Дж. 3.1. В этих условиях максимальная полезная работа совершается за счет убыли энергии Гиббса Л маис = —ДО. 3.2. Обратимый процесс dS = >=0 необратимый процесс dS > 0. 3,3. Так как зависимость [c.91]

Изменение энтропии в обратимом круговом процессе равно нулю. В любом необратимом процессе общая энтропия всех участвующих в нем систем повышается. В обратимом процессе полный прирост энтропии всех систем равен нулю, причем изменение энтропии в каждой отдельной системе или части системы равно теплоте, деленной на ее абсолютную температуру. Очевидно, если тело (система) получает теплоту, то энтропия его возрастает. При всех адиабатных процессах энтропия тела остается без изменений, так как Р=0, н поэтому адиабатные процессы называют также нзоэнтропическими, а адиабату —кривой, равной энтропии, или изоэнтропой. Энтропия является экстенсивным свойством, обладающим аддитивностью, ибо мы можем вообразить две совершенно одинаковые системы, каждая из которых претерпевает один и тот же необратимый процесс очевидно, изменение стандартной системы пружина — резервуар, необходимое для обратимого возвращения, вдвое больше, чем оно было бы для того же процесса с одной из этих систем. Так как энтропия — аддитивное свойство, мы можем считать энтропию системы равной сумме энтропий образующих ее частей. [c.97]