Энтропия в самопроизвольном процессе

Если в изолированной системе о направленности самопроизвольного процесса и равновесии судят по изменению энтропии в системе (см. 69), то в закрытых системах ответ на этот вопрос получают на основании величины полезной работы W. Действительно, при осуществлении любого квазистатического и нестатического процесса система в состоянии будет произвести работу [W >Q). К примеру, для химической реакции максимальную полезную работу можно получить, если ее провести при постоянных Р к Т квазистатическим путем в гальваническом элементе. Итак, условие самопроизвольного процесса в закрытой системе будет [c.231]

Самопроизвольный процесс сопровождается снижением энтальпии и возрастанием энтропии, т. е. уменьшением полной энергии системы и увеличением ее неупорядоченности. [c.38]

Почему неверно утверждение, что во всех самопроизвольных процессах происходит повышение энтропии Для каких термодинамических систем справедливо это утверждение [c.85]

Это неравенство — доказательство теоремы Р. Клаузиуса. Такое неравенство строго выполняется для изолированных систем, в которых могут протекать только самопроизвольные процессы. Для таких систем с вероятностью, равной единице, предсказывается возрастание энтропии для самопроизвольных про- [c.95]

Это неравенство для изолированной системы определяет, что спонтанные процессы в них проходят только с конечной скоростью, сопровождаемые возрастанием энтропии. Равновесные процессы протекают без изменения энтропии на каждой стадии, то есть 51=5г. Для необратимых процессов по знаку изменения энтропии можно определить тип процесса и направление его протекания. Для равновесных процессов по знаку изменения энтропии также можно предсказывать направление протекания процесса при данном изменении Р, Т и V. Так, если Д5>0, то она характеризует возможность самопроизвольного протекания процесса, при Д5< 0 возможно протекание процесса только при затрате работы. Последние процессы не могут быть осуществлены в изолированной системе и они не изучаются в термодинамике необратимых процессов и классической термодинамике. Возрастание энтропии Клаузиус распространил от изолированных систем на Вселенную и высказал предположение о возможной [c.96]

Если объединить больцмановские представления об энтропии с законами термодинамики, мы придем к одному из наиболее важных принципов науки при всяком реальном, самопроизвольном процессе, включая химические реакции, неупорядоченность Вселенной обязательно возрастает. В любой изолированной системе, в которой полная энергия не может изменяться, самопроизвольной является реакция, при которой происходит возрастание энтропии (и неупорядоченности). Без постороннего вмешательства невозможен ни один процесс, результатом которого является повышение порядка, т.е. уменьшение энтропии. Поставляя в систему достаточную энергию, можно заставить протекать реакцию, даже если в результате нее происходит уменьшение энтропии. Но если не поставлять достаточной энергии, реакция, приводящая к повышению упорядоченности, никогда не произойдет. [c.57]

Изменения энтропии, как мы видели, определяют направление и предел течения самопроизвольных процессов для изолированных систем. Подобно этому наша новая функция определяет их для систем, находящихся при постоянных температуре и объеме. [c.221]

В окружающей нас среде можно выделить в качестве термодинамического объекта фазово-открытые системы. Это часть пространства, отделенная оболочкой от внешней среды и обменивающаяся с ней энергией и веществом. Между этими системами могут протекать само- и несамопроизвольные процессы, неотделимые один от другого. Так, например, при расширении газа (самопроизвольный процесс) в приборе Джоуля—Гей-Люссака в одной части его происходит падение давления (самопроизвольный процесс), а в другой части возрастание давления (несамопроизвольный процесс) и последний как бы создает противодействие первому, то есть оба процесса проходят одновременно, непрерывно и взаимозависимо. Также протекают процессы и в природе. Это позволяет сформулировать следующую теорему в фазово-обособленных открытых системах одновременно, непрерывно и взаимосвязанно проходят самопроизвольные и несамопроизвольные процессы, причем самопроизвольные процессы протекают с возрастанием в системе энтропии и уменьшением свободной энергии, а несамопроизвольные — с уменьшением энтропии и возрастанием свободной энергии. [c.97]

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]

Это неравенство определяет, что самопроизвольный процесс в фазово-открытой системе протекает только с возрастанием энтропии [c.98]

В самопроизвольных процессах, т. е. в процессах, обладающих положительной работой, теплота процесса также положительна (направлена в систему). Следовательно, самопроизвольные термодинамические процессы протекают с возрастанием энтропии системы [c.97]

Почему при использовании энтропии в качестве критерия самопроизвольности процесса необходимо предположение, что А5 .с = = А5р.с — А оир.ср, а для энергии Гиббса рассматривают только АОр,с (но не АС = АОр.с — АОо р.ср) [c.91]

Такие процессы, как смешение газов и испарение, протекают с увеличением энтропии. Обратные процессы — разделение газовой смеси и сжижение газов — сопровождаются уменьшением энтропии. Так как энтропия изолированной системы самопроизвольно уменьшаться не может, для осуществления этих процес- [c.545]

Величина называется энтропией. Так как число способов, которыми можно реализовать то или иное состояние, не зависит от пути перехода в него, то энтропия является функцией состояния системы. Она определяет направление самопроизвольных процессов в изолированной системе энтропия изолированной системы по мере протекания процесса непрерывно возрастает. Этот вывод довольно легко распространить и на неизолированные системы, если реакции происходят в термостатах достаточно большого размера, внешняя оболочка которых может рассматриваться как изолирующая. Таким образом, если в понятие системы включить не только конкретный аппарат, в котором происходит реакция, но и внешнюю среду, которую можно считать заключенной в изолирующую оболочку, то можно утверждать, что все самопроизвольные процессы сопровождаются возрастанием энтропии. Это утверждение следует понимать только так сумма энтропий системы и термостата должна обязательно возрастать, но энтропия отдельной части может изменяться произвольным образом — ее значение может как возрастать, так и уменьшаться. [c.21]

Если при этом р >р2, то (5г — 51)>0 и 52>51. А это означает, что при переходе газа от большего давления к меньшему (положительный, самопроизвольный процесс) энтропия в системе возрастает. [c.96]

Итак, самопроизвольные процессы необратимы и для них изменение энтропии определяется выражением [c.23]

Любой самопроизвольный процесс должен прекратиться, когда термодинамическая вероятность состояния системы, а следовательно, и энтропия достигнут максимального значения. Установившееся при этом состояние будет- равновесным. [c.88]

Введенная в предыдущей главе новая функция состояния — энтропия, как было показано, является удобным критерием самопроизвольности процессов (и равновесия) для изолированных систем. Однако на практике чаще приходится иметь дело с системами, которые обмениваются с окружающей средой веществом, получаю г или отдают теплоту и работу, т. е. не являются изолированными. Правда, можно расширить круг рассматриваемых тел, включив в систему и ту часть окружающей среды, в пределах которой происходит обмен веществом и энергией. Это позволит от неизолированной системы перейти к изолированной и использовать в качестве критерия энтропию. Однако задача сильно усложнится, так как потребуются достаточно подробные сведения не только о непосредственно изучаемом объекте, fio и об окружающей его среде. [c.90]

Ограничиться рассмотрением лишь самого изучаемого объекта (неизолированной системы) возможно при использовании вместо энтропии другого, более подходящего, критерия самопроизвольности процессов. Этим критерием является работа процесса. Действительно, если интересующий нас процесс может происходить только при условии, что окружающая среда производит над системой некоторую работу, такой процесс явно не будет самопроизвольным. Напротив, в случае само- [c.90]

Действие второго закона термодинамики объясняется наличием тепловой функции состояния системы, называемой энтропией 5. Замечательной особенностью энтропии, отличающей ее от других функций состояния, является то, что она характеризует меру беспорядка в микроструктуре системы. Поскольку в естественных условиях конденсированные тела стремятся стать неконденсированными, газы стремятся занять наибольший объем, микрочастицы стремятся рассредоточиться равномерно в объеме занимаемого ими пространства и т. п., т. е. существует тенденция к увеличению беспорядка в микроструктуре тел, то энтропия стремится к возрастанию. Она увеличивается в случае протекания самопроизвольных процессов в замкнутых системах, а также при повышении температуры, расширении, фазовых переходах из кристаллического в жидкое и газообразное состояния, смешении и других подобных изменениях состояния отдельно взятых тел. [c.68]

В 1887 г. Больцман установил, что энтропия характеризует беспорядок в размещении микрочастиц термодинамической системы чем больше беспорядка в микроструктуре системы, тем больше ее энтропия. Отсюда следует, что все процессы, происходящие в природе, т. е. все самопроизвольные процессы, направлены на создание беспорядка твердые тела стремятся стать жидкими, жидкие — газами, а газы стремятся расшириться и занять как можно больший объем в пространстве. Единственная помеха в реализации этого — всемирное тяготение. [c.98]

Все самопроизвольные процессы ведут к возрастанию энтропии. Как объяснить самопроизвольность замерзания воды, если энтропия при этом уменьшается Приведите еще несколько подобных примеров. [c.102]

В изолированной системе (V, U = onst) энтропия является критерием направленности самопроизвольного процесса и состояния равновесия [c.65]

Что касается энтропии, то она в растворении полимеров играет ведущую роль, так как почти во всех случаях возрастает и, тем самым, определяет самопроизвольность процесса. Объясняется это тем, что строение молекул полимеров значительно сложнее строения молекул мономеров. При растворении полимеров конфигурация молекул меняется и происходит значительное увеличение числа вероятных положений их в пространстве, что сопровождается возрастанием беспорядка, т. е. энтропии. Исключением являются лишь белковые полимеры с жесткими молекулами для них А5р < 0. Таков, например, процесс растворения яичного альбумина в воде. [c.297]

Как было показано в гл.1, в случае протекания самопроизвольных процессов в изолированной системе энтропия системы всегда возрастает. Поскольку в равновесном состоянии изменение энтропии прекращается, в состоянии равновесия энтропия в изолированной системе достигает максимального значения [c.49]

Действительно, развитие живых организмов сопровождается упорядочением вещества, составляющего организм. С точки зрения классической термодинамики это выглядит как самопроизвольное уменьшение энтропии живых систем и, конечно, явно противоречит второму закону термодинамики. Однако данное противоречие лишь кажущееся, поскольку увеличение энтропии определяет направление самопроизвольных процессов лишь для изолированных систем, а не открытых, какими являются живые организмы. В реальных условиях уменьшение обшей энтропии организмов при их развитии осуществляется при условии [c.297]

Обратимся теперь ко второму началу термодинамики, которое разделяет внутреннюю энергию системы на свободную и связанную. В самопроизвольном процессе высвобождается только первая при равновесных процессах связанная энергия равна 6Q =TdS, где S — функция состояния, называемая энтропией. [c.108]

В дальнейшем будет показано, что в изолированной системе подобной функцией является энтропия. Самопроизвольный процесс в изолированной системе может протекать лишь в направлении возрастания энтропии, при достижении змтропией максимального значения наступает равновесие. [c.83]

Энтропийное отталкивание можно объяснить и исходя из непосредственного взаимодействия частиц с поверхностными слоями, в которых подвижные противоионы, длинные и гибкие радикалы ПАВ и ВМС обладают множеством конформаций. Сближение частиц приводит к уменьшению степеней свободы или конформаций, но так как рост энтропии (самопроизвольный процесс) связан с их увеличением, то частицы опять расталкиваются. [c.393]

Изменения катализатора при воздействии реакционной смеси и каталитической реакции приводят к дополнительному уменьшению свободной энергии и увеличению энтропии системы в целом, В то же время энтропия собственно катализатора (подсистемы) уменьшается, а свободная энергия возрастает. Это положение становится очевидным уже из того, что, в рассмотренной системе при исключении катализа должен пойти самопроизвольный процесс К Кт. Другими словами, катализатор в таких системах играет роль своеобразной энергетической ловушки, в которой накапливается также отрицательная энтропия . Здесь просматривается интересная аналогия с биологическими системами, неотъемлемая функция которых — порождение отрицательной энтропии и свободной энергии за счет протекающих в организме процессов переработки питательных веществ [79]. Можно сказать, что в каталитических системах существует механизм молекулярной селекции, обусловленной устойчивостью различных активных состояний. Цапомним, что устойчивость активного состояния (соединения) в каталитической реакции тем выше, чем больше оно удалено от равновесного и чем больше, следовательно, его запас свободной энергии и отрицательной энтропии [80]. [c.303]

Почему при использовании энтропии в качестве критерия самопроизвольности процесса необходимо предположение, что AS . == == A ip. — Д5окр.ср, а для энергии Гиббса рассматривают только AGp. (но не AG = AGp.с — AGoKp. p) [c.88]

Следовательно, неравенства (7.4) и (7.6) отражают неравновесные самопроизвольные процессы, а (7.6а) — несамопроизвольные процессы. Они определяют тип процесса и направление го протекания при 5,Р= onst. Следует указать, что поддерживать постоянной энтропию в системе трудно и поэтому трудно использовать приведенные выше критерии для выявления типа процесса. [c.141]

Если в системе протекает самопроизвольный процесс при i/, V= onst, то он сопровождается (в необратимом процессе) возрастанием энтропии, что может быть выражено следующими неравенствами [c.141]

II связана, собственно, самопроизвольность процессов растворения, даже при нх эндотермичности. В самом деле, при раство е-ппи в системе возрастает степень беспорядка и это, естествс ино, характеризуется увеличением энтропии, а с последним до, 1жио быть связано умен1>шенне энергии Гиббса. [c.161]

Самопроизвольному процессу при р и Т == onst отвечает условие AG < 0. Энтропия также уменьшается при адсорбции газов и паров, Д5 < О, так как ограничивается свобода движения молекул в объемной фазе они движутся в трех направлениях, а на поверхности — в двух. Из приведенного выше уравнения следует, что энтальпия адсорбции должна иметь тот же знак, т. е. АЯ < 0. Таким образом, адсорбция газов и паров, как правило,— экзотермический процесс, что подтверждается экспериментально. [c.122]

Из второго закона термодинамики известно, что в изолированной системе происходят самопроизвольные процессы, возрастание энтропии. Это нетрудно понять, если рассматривать биосферу Земли, как многокомпонентную систему, и каждый ее вид (организм), как состояние этой системы. Тогда, в соответствии со вторым началом термодинамики, число микросостояний увеличивается. Иными словами, существует энтропия поликомпонентности (ЭПК), которая является одной из причин эволюции костного и живого вещества и Ифает созидающую роль. Система самопроизвольно стремится увеличить свою разносортность (усилить свое многообразие). Не исключено, что в планетарной биосфере и отдельных биоценозах ЭПК колеблется около постоянного значения и уничтожение высокоорганизованных компонентов. Например, уничтожение млекопитающих увеличит возникновение и рост микроорганизмов и низших существ. Примером является возникновение инфекционных заболеваний даже в благополучных государствах. Система продолжает увеличивать свою разносортность, но это уже происходит за счет повышения многообразия микроорганизмов и простейших форм. Это может вытеснить человека с лица Земли. К сожалению, существующие технологии в земледелии, промышленности и строительстве направлены на уничтожение естественных биосистем и популяций. Идеи, что техника спасет мир — иллюзорны. То, что принимается нами за сферу разума - ноосфера, на деле является техносферой, которая безнравственна, и, в конечном счете, способствует уничтожению цивилизации ее же руками. Мы подобны ослепшему гетевскому Фаусту, который думает, что строит прекрасный город, а на самом деле слуги дьявола - лемуры, копают ему могилу. Поэтому, проблемой самого пристального внимания госу- [c.54]

Условием самопроизвольности процесса в неизолированной системе при 7 = onst и р = onst (см. 4—8) является уменьшение изобарно-изотермического потенциала — величины, связанной с энтропией выражением (4.28). С помощью этого выражения и следует искать ответ на поставленный вопрос. [c.92]

В самопроизвольных процессах связь максимальной работы Аспзх с теплосодержанием (энтальпией) АН и энтропией Д5 системы выражается формулой [c.62]

Описанное свойство энтропии может быть использовано при определении направления самопроизвольного течения процессов. Если энтропия системы в результате рассматриваемого процесса возрастает, то это может быть признаком самопроизвольности процесса. Уменьшение энтропии в результате процесса является признаком его несамопроизвольности. Это правило распространяется лишь на замкнутые системы. В незамкнутых системах возможны отклонения от этого правила. [c.97]