Энтропия в замкнутой системе

Таким образом, возрастание энтропии замкнутой системы, в которой протекают необратимые процессы, может быть исполь- [c.90]

Изложенное выше представляет собой содержание второго закона термодинамики в математическом виде существует функция состояния — энтропия, приращение которой при обратимых процессах равно приведенному теплу энтропия замкнутой системы стремится к максимуму. [c.35]

В 1850 г. Клаузиус сформулировал второй закон термодинамики, показывающий направление изменения энергии в замкнутой системе, а в 1865 г. ввел понятие энтропии энтропия замкнутой системы при необратимом процессе всегда возрастает, а при обратимом процессе остается постоянной. [c.95]

Все рассмотренные выше термодинамические соотношения, раскрывающие смысл второго закона термодинамики, относятся к замкнутым системам. В открытых системах энтропия может изменяться в результате обмена вещества с внешней средой. Тогда в уравнении (235) появится дополнительный член, учитывающий изменение количества вещества (числа молей) в системе. Более подробно этот вопрос не будет здесь обсуждаться следует лишь упомянуть о том, что изучение открытых систем открывает возможность для применения второго закона термодинамики к живым организмам. Ранее вызывала сомнение сама возможность применения второго закона термодинамики к живым организмам, поскольку такие системы характеризуются сложными процессами (из почти бесструктурной клетки развивается сложно организованная система), связанными с понижением энтропии. В то же время в организме постоянно происходят необратимые процессы, вызывающие увеличение энтропии. Частично энтропия может передаваться во внешнюю среду в процессе теплообмена, в большей степени она переходит во внешнюю среду при обмене веществ. [c.241]

Как следует из второго закона термодинамики (см. 68), энтропия замкнутой системы не может убывать она или возрастает (при необратимых процессах), или остается неизменной (при обратимых процессах). Если замкнутая система не находится в состоянии равновесия, она стремится перейти в равновесное состояние, и в процессе такого перехода ее энтропия будет возрастать, пока не достигнет максимального значения. [c.289]

Энтропия замкнутой системы стремится к максимуму. [c.147]

Все вышеизложенное представляет собой содержание второго закона термодинамики в математическом виде, т. е, существует функция состояния — энтропия, приращение ко-, герой при обратимых процессах равно приведенному теплу энтропия замкнутой системы стремится к максимуму и не может самопроизвольно уменьшаться. [c.44]

Энтропия замкнутой системы никогда не может уменьшаться. Состояние термодинамического равновесия характеризуется максимальным значением энтропии [c.22]

В предыдущем разделе при рассмотрении замкнутых макросистем был введен [см. формулу (1.2.20)] функционал 5(/), где / — произвольная (не обязательно совпадающая с равновесной) функция распределения замкнутой макросистемы. Было показано, что S(f) принимает максимальное значение 5 = Зт. с в состоянии равновесия (когда = 1т.с), а величина 5 обладает всеми основными свойствами термодинамической энтропии. Это позволило отождествить 5 с термодинамической энтропией замкнутой системы в состоянии равновесия, а ЗЦ)—с ее энтропией в произвольном состоянии, описываемом функцией распределения /. Ниже будет показано, что эти результаты имеют весьма общий характер. [c.62]

Второе начало, как было показано, требует, чтобы энтропия замкнутой системы при всех ее изменениях возрастала. Это положение было нами получено как следствие невозможности самопроизвольного перехода теплоты от более холодного тела к более нагретому. Можно, наоборот, как это например делает Клаузиус, возрастание энтропии положить в основу второго начала и отсюда в качестве следствия вывести необратимость перехода теплоты и пр. Из (195) непосредственно видно, что возрастанию энтропии отвечает возрастание вероятности. Мы приходим таким образом к наиболее наглядной формулировке второго начала [c.137]

Второе начало термодинамики запрещает создание вечного двигателя 2-го рода — воображаемой машины, способной уменьшить энергию теплового резервуара и целиком превратить ее в работу без каких-либо других изменений в окружающей среде. Работа такой машины приводила бы к уменьшению энтропии замкнутой системы. [c.242]

Процессы, при которых энтропия замкнутой системы не изменяется, являются обратимыми. При обратимых процессах, сопровождающихся изменением внешних параметров, подсистема последовательно проходит ряд равновесных состояний. Поэтому обратимые процессы называются также квазистационарными или квазистатическими. Процесс обратим лишь в том случае, когда скорость изменения внешних параметров, определяющих состояние системы (например ее объема), достаточно мала (время протекания процесса должно быть много больше времени релаксации системы). К обратимым процессам относятся адиабатический (теплоизолированная система), изобарический (при постоянном давлении) и изотермический (при постоянной температуре) процессы. [c.8]

Для необратимых процессов в замкнутых системах изменение энтропии А5 > О, для обратимых процессов = 0. Обратимым в термодинамике называют такой процесс, после которого системами ее окружение могут вернуться в начальное состояние таким образом, чтобы во всех участвующих в процессе телах не осталось никаких изменений. Обратимый процесс обязательно должен быть равновесным, т. е. проходить настолько медленно и осторожно, чтобы на каждом этапе превращения успевало возникать состояние, бесконечно близкое к равновесному. Все реальные процессы необратимы, лишь небольшое число из них можно приближенно рассматривать как обратимые. Таким образом, в результате реальных процессов энтропия замкнутой системы всегда увеличивается. [c.52]

I приведенному,теплу энтропия замкнутой системы стремится к максимуму. [c.36]

ЭНТРОПИЯ — 1) в физике одна из величин, характеризующих тепловое состоя)1ие тела или системы тел энергия, необратимо рассеивающаяся в тепловой форме в окружающую среду с невозможностью повторного использования в более широком смысле — мера неупорядоченности системы (см.), степень хаоса при всех процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия или возрастает (необратимые процессы), или остается постоянной (обратимые процессы) функционирование техносферы (см.) имеет прямым следствием рост энтропии 2) в теории информации мера неопределенности ситуации с конечным или четным числом исходов, например опыт, до проведения которого результат в точности неизвестен. [c.409]

Общим условием равновесия любой замкнутой системы при постоянных значениях общей энтропии, общего объема и общего количества каждого из компонентов является минимум ее внутренней энергии. Поэтому для равновесия замкнутой системы, состоящей из двух объемных фаз (1 и 11) и поверхностного слоя между ними, должно соблюдаться условие [c.459]

Согласно воззрениям Больцмана и Планка второй закон термодинамики — закон возрастания энтропии в замкнутой системе — является не абсолютным законом, но законом статистическим. Возрастание энтропии или приблизительное ее постоянство при достижении состояния термодинамического равновесия — выражение статистических закономерностей, проявляющихся в системах, состоящих из очень большого числа частиц. Наиболее вероятным будет состояние термодинамического равновесия в замкнутой системе, но и при достижении этого состояния возможны небольшие флуктуации — отклонения энтропии и других термодинамических величин от их значений в состоянии термодинамического равновесия. Но эти флуктуации, вычисляемые по формуле [c.291]

В отличие от замкнутой системы с постоянной энергией, в которой все микросостояния равновероятны, теперь такого утверждения сделать нельзя. Следует ожидать, что вероятности микросостояний, принадлежащих разным энергетическим уровням, будут различными и что вероятность р i будет зависеть от соответствующего уровня энергии Е. В большом термостате наряду с реализацией различных микросостояний могут реализоваться и разные макроскопические состояния, и некоторые копии из-за взаимодействия с термостатом могут иметь несколько отличные значения внутренней энергии и энтропии. Пусть одна из копий будет иметь энергию Е и энтропию Sn. Согласно формуле (90.11) имеем [c.293]

Если в замкнутой системе самостоятельно и, следовательно, необратимо идет химическая реакция, то согласно второму началу термодинамики энтропия такой системы должна увеличиваться. [c.669]

Ниже будет показано, что в адиабатических (без подвода тепла) скачках сжатия происходит увеличение энтропии газа,, а в адиабатических скачках разрежения, если бы они существовали, энтропия должна была бы уменьшаться. Этим доказывается законность существования адиабатических скачков давления и одновременно невозможность возникновения адиабатических скачков разрежения (как известно из термодинамики, в конечной замкнутой системе энтропия убывать не может). В полном соответствии с этим находится тот известный факт, что наблюдаемые иногда в действительности скачки разрежения (скачок конденсации, фронт пламени) получаются только при подводе тепла в область скачка, т. е. в таких условиях, когда и при скачке разрежения энтропия газа растет. Нужно заметить, что возникновение скачков разрежения при подводе тепла к газу отнюдь не противоречит процессу, изображенному на рис. 3.1, В самом деле, если в области пониженных давлений В за счет подвода тепла получается температура выше, чем в области 8 [c.115]

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]

Заметим прежде всего, что во многих случах мы можем заставить реакцию идти в том или другом направлении в зависимости от температуры отсюда следует что химическое сродство есть функция температуры, и, если мы желаем говорить об определенном значении химического сродства, мы должны рассматривать изотермическую систему, т. е. должны представить себе, что данная система находится в термостате при определенной температуре. Но мы видели, что в замкнутой системе ( 111=0) всякий реальный самопроизвольно протекающий изотермический процесс сопровождается ростом энтропии и соответственно уменьшением свободной энергии йи=йР + Тй8=-0 или Тй5—— Р. Только по достижении состояния, отвечающего максимуму энтропии или же минимуму свободной энергии, прекращается течение самопроизвольного процесса. Следовательно, химическая реакция сопровождается ростом энтропии, или же, что то же самое, уменьшением работоспособности, уменьшением свободной энергии системы. Когда энтропия достигает максимума, а свободная энергия системы-минимума, прекращается- и химический процесс, исчерпывается химическое сродство. [c.164]

Общим условием равновесия любой замкнутой однородной системы при постоянстве общей энтропии, общего объема и общей массы каждого из компонентов является минимальное значение ее внутренней энергии (см. гл. IX). Для замкнутой системы двух объемных фаз и поверхностного слоя между ними, рассматриваемого как поверхностная фаза , условие равновесия определится из выражения [c.341]

Представим себе полностью изолированную от внешней среды систему, в которой могут протекать различные процессы, в том ч 1сле и химические реакции. Если эти процессы идут необратимо (с конечной скоростью), то энтропия системы возрастает. В обратном направлении такой процесс идти не может, так как при этом энтропия замкнутой системы должна была бы уменьшаться . Очевидно, что возможность протекания какого-либо необратимого процесса (т. е. наличие условия с18 > 0) означает, что система не находится в равновесии относительно этого процесса. [c.33]

Второй закон термодинамики вводит новую функцию состояния— энтропию. Это экстенсивная величина она обозначается буквой 5 для 1-го моля вещества, и 5 — для любого количества вещества (разд. 18.2). Второй закон термодинамики дает количественное выражение изменения энтропии А5. В замкнутых системах (разд. 19.1) энтропия может меняться двояким образом. Энтропия системы уменьшается, если поток энтропии направлен из системы, и, наоборот, увеличивается при поступлении энтропии в систему извне. Такой тип изменения энтропии назыв1ают потоком энтропии. Не касаясь математической формулировки энтропии, полученной из постулатов второго закона термодинамики, можно сделать вывод о том, что поток энтропии пропорционален потоку теплоты dQ, а именно dQ/T. Другой тип изменения энтропии наблюдается, если в системе происходят необратимые процессы. В этом случае энтропия может только увеличиваться (возникновение энтропии). Запишем возникновение энтропии в виде dI T , dI всегда положительно. Тогда можно записать второй закон термодинамики в следующем виде [c.234]

Особое значение в Т. с. придается статистич. толкованию энтропии S. Ее значение связано с числом д допустимых стационарных квантовых состояний, реализующих данное макросостояиие системы соотношением S = king. Максимуму энтропии соответствует максимально неупорядоченное с микроскопич. точки зрения состояние, т. е. состояние термодинамич. равновесия, имеющее наибольшую вероятность. Переход системы из неравновесного состояния в равновесное есть переход из менее вероятного состояния в более вероятное. В этом заключается статистич. смысл закона возрастания энтропии, согласно к-рому энтропия замкнутой системы может только увеличиваться. [c.567]

В современной термодинамике R. з. т. формулируется единым и самым общим образом как закон возрастания энтропии. Сог.ласно этому закону, в замкнутой системе изменение энтропии bS при любом реальном процессе удовлетворяет неравенству dS 5=0 знак равенства имеет место для обратимых процессов. В состоянии равновесия энтропия замкнутой системы достигает максимума и никакие макроскопич. процессы в такой системе, согласно В. з. т., невозможны. Для незамкнутой системы нап 1авление возможных процессов, а также условия равновесия могут быть получены из закона возрастания энтропии, примененного к составной замкнутой системе, получаемой нутем присоединения всех тел, участвующих в процессе. Это приводит в общем случае необратимых ироцессов к неравенствам [c.335]

С точки зрения термодинамики (при обычных условиях, постоянных давлении и температуре в замкнутой системе) желательно подобрать экзотермические процессы, при которых бы возрастала энтропия замкнутой системы, что ириводило бы к отрицательному значению AG [c.260]

Формула Больцмана вскрывает статистический смысл энтроиии как величины, тесно связанной с вероятностью состояния системы. Следовательно, условие возрастания энтропии замкнутой системы, вытекающее из второго начала термодинамики, не обязательно, а лишь вероятно, и возможны случаи самопроизвольных процессов, сопряженных с ее уменьшением (так называемые флюктуации). Например, для малых объемов с содержанием небольшого числа молекул газа наблюдается нарушение равномерного распределения плотности воздуха в атмосфере флюктуации плотности). На небольших уплотненных объемах воздуха рассеивается преимущественно коротковолновая часть света, чем и определяется голубой цвет неба. [c.90]

Если внутри открытой системы достигнуты изотропность и равновесие в отношении распределения температуры и давления (но не химического состава системы) и процессы обмена со средой протекают равновесно, такая система может рассматриваться как находящаяся в частично равновесном состоянии. При этом общее изменение энтропии такой системы, как было показано, описывается выражением (16.5), где в условиях замкнутости системы (т.е. при отсутствии обмена веществом) / 6"= ЪО/Тописывает изменение энтропии открытой системы в результате ее равновесного теплообмена с окружающей средой. Таким образом, [c.298]

Для объяснения такого монотонного поведения энтропии Больцман, а затем Планк выдвинули гипотезу, что каждому макроскопическому состоянию с заданной энергией можно приписать определенный статистический вес (термодинамическую вероятность), под которым следует понимать число микросостояний, совместимых с указанным макросостоянием. Для системы, находящейся в определенном энергетическом состоянии с уровнем энергии каждая линейнонезависимая функция определяет одно микросостояние, а поэтому статистический вес следует определить, как число линейно-независимых функций, соответствующих данному уровню Если энергия системы определена макроскопически, т. е. задана средней энергией Е, под статистическим весом следует понимать совокупность микросостояний, которые соответствуют этой средней энергии. Разные макросостояния будут иметь разные вероятности их реализации, и процесс достижения термодинамического равновесия, следуя Больцману и Планку, в замкнутой системе можно интерпретировать в среднем как переход от менее вероятных состояний к более вероятным, т. е. [c.289]

Испарение и конденсация. Любое вещество в жидком или кристаллическом состоянии подвергается испарению, т. е. переходу в газовое состояние. Этот переход, будучи эндотермичным, осуществляется самопроизвольно, поскольку он сопровождается увеличением энтропии системы. Скорость процесса испарения, очевидно, про-порниональна концентрации молекул вещества в жидкой фазе поэтому процесс испарения идет с некоторой постоянной скоростью при определенной температуре. То же относится и к скорости процесса испарения вещества в кристаллическом состоянии. Очевидно, что в процессе испарения или сублимации концентрация молекул вещества в жидкой или твердой фазе не изменяется уменьшается только общее количество вещества, составляющего жидкую или твердую фазу. Что касается газовой фазы, то если процесс испарения или сублимации происходит в замкнутой системе, концентрация молекул испаряющегося вещества в газовой фазе непрерывно возрастает. По мере возрастания концентрации вещества в газовой фазе возникают условия для протекания процесса, обратного испарению, — конденсации (сл<ил<еиия нли десублимации). Скорость экзотермического процесса конденсации, очевидно, пропорциональна концентрации молекул вещества в газовой фазе поэтому процесс конденсации в замкнутой системе идет со все возрастающей скоростью. Когда скорость процесса конденсации становится равной постоянной скорости процесса испарения, очевидно, наступает равновесие между газовой и жидкой (твердой) фазами, т. е. фазовое равновесие, которое характеризуется постоянством концентраций вещества не только в конденсированной, но и в га- [c.98]

Принцип эволюции является модификацией принципа Карно-Клаузиуса. Это означает, что эволюция замкнутой системы связана с возрастанием ее энтропии. Другими словами, наиболее вероятным состоянием замкнутой системы является состояние хаоса, т е максимальной степени неупорядочешюсти. Естественно, что хаос рассматривается здесь в физическом и термодинамическом аспектах. Это состояние характеризуется отсутствием структурной организации материи, ее предельной гомогенностью, [c.22]

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]