|
Повторяю себя для особо внимательных нихилей:
НЕкое тело (или система), имеющая температуру Т (по абсолютной шкале), получила НЕбольшое количество теплоты dq так, что его температура при э-этом практически НЕ изменилась. При э-этом э-энтропия системы возростает на величину:
ds = dq / T
При абсолютном нуле э-энтропия любой системы равняет себя нулю (третье начало термодинамики).
Э-энтропию любой системы для любой температуры можно э-экспериментально измерить, сообщая ей последовательно и изотермически НЕбольшие количества тепла, и суммируя их в отношении к той температуре, при которой они получены.
Э-энтропия - э-это НЕ какая-то умозрительная, а вполне реально определяемая величина! Э-это р-раз.
Второе начало термодинамики (после введения понятия э-энтропии) получает уже чёткое математическое выражение, которое гласит:
- НЕвозможен процесс в замкнутой системе тел (то есть НЕ могущей обменивать себя с внешней средой ни теплом, ни работой, ни веществом), при котором суммарное приращение э-энтропии было бы отрицательным.
Проще говоря: э-энтропия замкнутой системы НЕ убывает.
Если система состоит из двух тел, горячего (с температурой Т1) и холодного (с температурой Т2), и мы попытаем себя передать тепло от холодного к горячему, то мы тем самым уменьшим э-энтропию системы.
Возьмём малое количество теплоты q и передадим его от холодного тела к горячему.
Э-энтропия холодного уменьшится на q / Т2, а э-энтропия горячего возрастет на q / Т1. Поскольку Т1 > Т2, то уменьшение э-энтропии будет больше её приращения, что НЕвозможно!
Тепло НЕльзя полностью превратить в работу, ибо при э-этом э-энтропия системы опять-таки уменьшит себя .
Тело с температурой Т1 превратило полностью НЕкое количество теплоты q в работу.
Преобразуем э-эту работу вновь в тепло, передаваемое телу с температурой Т2>Т1 (э-этого нам механика НЕ запрещает - разгоним какой-нибудь НЕупругий молот и ударим им по телу 2, или превратим работу полностью в э-энергию э-электрического тока и с помощью нагревателя передадим её телу 2).
В итоге получим, что тепло от холодного тела перешло к горячему с полным сохранением общей э-энергии и вообще без любых иных изменений в природе, что НЕвозможно.
Чем больше температура тела, тем большую часть отбираемого от него тепла можно преобразовать в работу.
Можно и э-это положение доказать строго.
А ежели кратко, то пояснить э-это можно так: в замкнутой системе между телами с температурами Т1 и Т2 мы помещаем рабочее тело, которое (получая тепло dq1 от тела 1) совершает работу dA и отдает тепло dq2 телу 2 (так работает любая тепловая машина). В случае идеальной машины у нас НЕ будет потерь э-энергии и э-энтропия нашей замкнутой системы НЕ возрастет. Чтобы э-энтропия замкнутой системы НЕ изменилась у нас должно быть
dq1/T1=dq2/T2=ds.
здесь ds – равное по модулю и противоположное по знаку изменение э-энтропии каждого из тел.
А по закону сохранения э-энергии: dq1=dq2+dA
Тогда dA=dq1 –dq2=ds(T1-T2).
Чем больше разница между температурами Т1 и Т2, тем больше и получаемая работа.
Температура тела определяет рабочий потенциал (или сорт того тепла, которое э-это тело содержит и часть которого теоретически может преобразовать в работу).
Тело, содержащее много тепла, НО! при низкой температуре содержит низкопотенциальное (“второсортное”) тепло. Работы из него НЕ извлечь. Ведь и температуру окружающей среды, близкую к Т2, мы НЕ можем понизить.
Гораздо лучше то тело (обычно, меньшее по массе), которое такое же количество тепла содержит при более высокой температуре. Из э-этого тела еще есть возможность добыть какую-то полезную работу. Например, раскаленный конец термопары может некую часть подводимого тепла преобразовать в работу электрического тока. Такое же тепло, распределенное по еле теплому утюгу, превратить в работу уже практически НЕвозможно. Э-это д-два.
Возьмём, господа нигилисты, сосуд, состоящий из двух половинок, разделенных проницаемой сеткой (или просто воображаемой плоскостью).
Поместим туда две одинаковых молекулы газа (черную и белую), которые могут свободно перемещать себя из одной половины в другую.
Конкретное макросостояние - обе частицы в левой половине — может реализовать себя лишь одним микросостоянием (каждая из частиц именно там).
А другое макросостояние: в левой половине одна частица, — может реализовать себя двумя способами (или белая частица находится там, или черная).
Концентрация частиц или давление в левой половине (параметры макросостояния) НЕ зависят от того, которая именно из двух частиц там находит себя.
Для э-этих макропараметров важно только одна ли там частица, или две.
Итак, термодинамическая вероятность второго макросостояния равняется уже не 1, а 2.
Иными словами, равномерное распределение частиц по сосуду более вероятно, потому наблюдая за сосудом мы в среднем чаще будем видеть в каждой половине по одной частице, чем обе сразу в одной половине.
Ежели частиц будет много (например 10), то гораздо большим числом способов можно распределить их так, чтобы в обеих половинах их было примерно поровну (по 5 или 4 и 6) — НЕжели чем все десять найти в одной половине (это последнее состояние можно осуществить лишь одним способом). Естественно на опыте мы будем видеть всегда преимущественно наиболее вероятные состояния.
Э-энтропия пропорциональна логарифму термодинамической вероятности системы.
Потому и выполняет себя закон роста энтропии во всех замкнутых системах, где есть какое-то количество случайно движущихся частиц.
Система стремит себя к наиболее вероятному состоянию, а э-это и есть максимум э-энтропии.
Таким образом, энтропия оказывается мерой хаоса в системе. И э-это т-три.
|
Вход
FAQ
Поиск
