Урбанизация
<<  Соотношение городского и сельского населения Городское и сельское население мира  >>
Рассмотрим соотношение (11
Рассмотрим соотношение (11
Формулу (11
Формулу (11
Любой круговой процесс можно рассматривать как комбинацию циклов Карно
Любой круговой процесс можно рассматривать как комбинацию циклов Карно
Обозначим его как (11
Обозначим его как (11
Выражение dS является полным дифференциалом, тогда как его числитель -
Выражение dS является полным дифференциалом, тогда как его числитель -
Если процесс не замкнутый, то при переходе из начального состояния 1 в
Если процесс не замкнутый, то при переходе из начального состояния 1 в
Для изолированной (замкнутой) системы, не обменивающейся теплом с
Для изолированной (замкнутой) системы, не обменивающейся теплом с
Если же изолированная система совершает необратимый процесс, то ее
Если же изолированная система совершает необратимый процесс, то ее
Все реальные процессы необратимы, поэтому они протекают так, что
Все реальные процессы необратимы, поэтому они протекают так, что
Другие, эквивалентные формулировки 2 – го начала термодинамики :
Другие, эквивалентные формулировки 2 – го начала термодинамики :
Для неизолированной системы (как в тепловом двигателе) изменение
Для неизолированной системы (как в тепловом двигателе) изменение
При необратимом процессе энтропия неизолированной системы получает
При необратимом процессе энтропия неизолированной системы получает
11
11
Поэтому изменение энтропии на конечном участке процесса между
Поэтому изменение энтропии на конечном участке процесса между
Отсюда следует, что 1 ) при изотермическом процессе ( Т2 = Т1 ) 2 )
Отсюда следует, что 1 ) при изотермическом процессе ( Т2 = Т1 ) 2 )
Если при плавлении или испарении давление не меняется, то как
Если при плавлении или испарении давление не меняется, то как
Аналогично, изменение удельной энтропии в ходе кипения (испарения)
Аналогично, изменение удельной энтропии в ходе кипения (испарения)
При заданных макроскопических параметрах (р,V,T) макросистема может
При заданных макроскопических параметрах (р,V,T) макросистема может
Установим свойства статистического веса
Установим свойства статистического веса
Следовательно, статистический вес макросистемы не является аддитивной
Следовательно, статистический вес макросистемы не является аддитивной
Коэффициент пропорциональности между энтропией и статистическим весом
Коэффициент пропорциональности между энтропией и статистическим весом
В замкнутой системе при необратимых процессах энтропия растет за счет
В замкнутой системе при необратимых процессах энтропия растет за счет
При Т
При Т

Презентация: «Рассмотрим соотношение (11». Автор: . Файл: «Рассмотрим соотношение (11.ppt». Размер zip-архива: 142 КБ.

Рассмотрим соотношение (11

содержание презентации «Рассмотрим соотношение (11.ppt»
СлайдТекст
1 Рассмотрим соотношение (11

Рассмотрим соотношение (11

9.2), полученное для цикла Карно где Т1 – температура нагревателя, Q1 – тепло, полученное газом от нагревателя, Т2 – температура холодильника, Q2? – тепло, отданное газом холодильнику, Т1 > Т2. Перепишем это соотношение в виде (11.10.1)

11.10 Энтропия. 2-е начало термодинамики

2 Формулу (11

Формулу (11

10.1) можно рассматривать как интеграл по замкнутому циклу Карно (11.10.2) Отношение называется приведенным количеством теплоты. Следовательно, приведенное количество теплоты в цикле Карно равно нулю.

3 Любой круговой процесс можно рассматривать как комбинацию циклов Карно

Любой круговой процесс можно рассматривать как комбинацию циклов Карно

Поэтому интеграл (11.10.2) равен нулю для любого замкнутого контура и не зависит от пути интегрирования. Отсюда следует, что приведенное количество теплоты является полным дифференциалом некоторой функции, которая определяется только состоянием системы и не зависит от способа, которым система пришла в это состояние.

4 Обозначим его как (11

Обозначим его как (11

10.3) где функция S называется энтропией. Понятие энтропии ввел Клаузиус в 1865 г. Энтропия есть функция состояния, приращение которой в ходе обратимого процесса равно отношению количества полученной системой теплоты к температуре теплоотдающего тела. Формула (11.10.3) справедлива только для обратимых процессов.

5 Выражение dS является полным дифференциалом, тогда как его числитель -

Выражение dS является полным дифференциалом, тогда как его числитель -

переданная теплота d?Q не является полным дифференциалом, она становится им лишь после деления на температуру Т. Энтропия обладает свойством аддитивности: то есть энтропия системы тел равна сумме энтропий этих тел.

6 Если процесс не замкнутый, то при переходе из начального состояния 1 в

Если процесс не замкнутый, то при переходе из начального состояния 1 в

конечное состояние 2 энтропия системы изменяется на величину Данное изменение энтропии не зависит от вида процесса, с помощью которого система перешла из состояния 1 в состояние 2, а зависит лишь от начального и конечного состояний. Поэтому энтропия определена лишь с точностью до произвольной постоянной и физический смысл имеет не сама энтропия, а ее изменение. Произвольную постоянную принято полагать равной нулю.

7 Для изолированной (замкнутой) системы, не обменивающейся теплом с

Для изолированной (замкнутой) системы, не обменивающейся теплом с

окружающими телами Если при этом процесс, совершаемый замкнутой системой обратимый, то к нему можно применить формулу (11.10.3), из которой следует , и значит то есть энтропия изолированной системы в обратимом процессе не меняется.

8 Если же изолированная система совершает необратимый процесс, то ее

Если же изолированная система совершает необратимый процесс, то ее

энтропия всегда возрастает Объединяя результаты для обратимого и необратимого процессов, получаем неравенство Клаузиуса для изолированной системы (11.10.4) Энтропия изолированной системы либо возрастает (для необратимых процессов), либо остается неизменной (для обратимых процессов) – это закон возрастания энтропии или второе начало термодинамики.

9 Все реальные процессы необратимы, поэтому они протекают так, что

Все реальные процессы необратимы, поэтому они протекают так, что

энтропия замкнутой системы возрастает. Второе начало термодинамики указывает направление протекания термодинамических процессов в изолированной системе. Из всех возможных, разрешенных первым началом термодинамики процессов реализуются лишь такие процессы, при которых энтропия увеличивается. Энтропия изолированной системы достигает своего максимального значения в равновесном состоянии.

10 Другие, эквивалентные формулировки 2 – го начала термодинамики :

Другие, эквивалентные формулировки 2 – го начала термодинамики :

Клаузиус : невозможен самопроизвольный переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому телу Кельвин : невозможен процесс единственным результатом которого было бы превращение тепла целиком в работу. Другими словами – невозможен тепловой двигатель 2- го рода с КПД ? = 1 Увеличение энтропии отличает будущее от настоящего, поэтому существует стрела времени (Эддингтон).

11 Для неизолированной системы (как в тепловом двигателе) изменение

Для неизолированной системы (как в тепловом двигателе) изменение

энтропии при обратимом процессе также равно Знак изменения энтропии dS определяется знаком переданного системе тепла d?Q. Энтропия возрастает, если d?Q > 0 , и убывает, если d?Q < 0 .

12 При необратимом процессе энтропия неизолированной системы получает

При необратимом процессе энтропия неизолированной системы получает

дополнительное приращение. Например, при трении это происходит за счет того, что энергия упорядоченного движения тела переходит в энергию беспорядочного (теплового) движения молекул. Поэтому для необратимых процессов Объединяя результаты для обратимых и необратимых процессов, протекающих в неизолированной системе, можем записать неравенство Клаузиуса (11.10.5)

13 11

11

Изменение энтропии в неадиабатических процессах идеального газа

В неадиабатических процессах между идеальным газом и внешними телами происходит обмен теплотой. Эти процессы являются обратимыми, поэтому для их описания можно использовать формулу (11.10.3), связывающую теплоту и энтропию. Для малого участка процесса теплота, переданная газу внешними телами, равна С другой стороны, согласно первому началу термодинамики, эту теплоту можно представить в виде

14 Поэтому изменение энтропии на конечном участке процесса между

Поэтому изменение энтропии на конечном участке процесса между

состояниями 1 и 2 равно интегралу (11.11.1)

15 Отсюда следует, что 1 ) при изотермическом процессе ( Т2 = Т1 ) 2 )

Отсюда следует, что 1 ) при изотермическом процессе ( Т2 = Т1 ) 2 )

при изохорическом процессе ( V2 = V1 ) 3 ) при изобарическом процессе ( p2 = p1 , )

16 Если при плавлении или испарении давление не меняется, то как

Если при плавлении или испарении давление не меняется, то как

показывает опыт, в таких процессах у большинства веществ температура тоже остается постоянной. Поэтому изменение удельной энтропии (для единицы массы вещества) в ходе плавления равно (11.12.1) где qпл – удельная теплота плавления.

11.12 Изменение энтропии при плавлении и испарении

17 Аналогично, изменение удельной энтропии в ходе кипения (испарения)

Аналогично, изменение удельной энтропии в ходе кипения (испарения)

равно (11.12.2) где qкип – удельная теплота кипения.

18 При заданных макроскопических параметрах (р,V,T) макросистема может

При заданных макроскопических параметрах (р,V,T) макросистема может

находиться в разных микросостояниях, отличающихся друг от друга разными значениями координат и скоростей частиц. Эти микросостояния системы постоянно меняются. Предполагается, что все микросостояния равновероятны – это утверждение называется эргодической гипотезой. Введем в рассмотрение термодинамическую вероятность макросостояния, пропорциональную числу микросостояний, в которых система может находиться. Это число называется статистическим весом макросостояния ?.

12 Физический смысл энтропии

19 Установим свойства статистического веса

Установим свойства статистического веса

. Разобьем макросистему на 2 подсистемы, которые можно считать невзаимодействующими. Пусть эти подсистемы находятся в своих макроскопических состояниях со статистическими весами ?1 и ?2. Поскольку взаимодействие между подсистемами отсутствует, то каждое микросостояние одной подсистемы может возникать одновременно с каждым микросостоянием другой подсистемы. Это значит, что состояния двух подсистем статистически независимы друг от друга. Поэтому, согласно теореме об умножении вероятностей, статистический вес составной системы можно записать как ? = ?1·?2 (12.1)

20 Следовательно, статистический вес макросистемы не является аддитивной

Следовательно, статистический вес макросистемы не является аддитивной

величиной. Возьмем логарифм от выражения (12.1) ln? = ln ?1 + ln ?2 (12.2) Значит, аддитивной величиной является логарифм статистического веса. Энтропия тоже обладает свойством аддитивности, поэтому она должна быть пропорциональна статистическому весу ? .

21 Коэффициент пропорциональности между энтропией и статистическим весом

Коэффициент пропорциональности между энтропией и статистическим весом

равен постоянной Больцмана к (12.3) Эта формула говорит о том, что энтропия является мерой беспорядка – чем больше число микросостояний у данного макросостояния, тем больше вероятность его реализации, тем больше энтропия системы.

22 В замкнутой системе при необратимых процессах энтропия растет за счет

В замкнутой системе при необратимых процессах энтропия растет за счет

перехода системы из менее вероятных состояний в более вероятные состояния, имеющих больший статистический вес. В равновесном состоянии энтропия изолированной системы имеет максимально возможное значение, которое с течением времени не меняется. Для неизолированной системы передача теплоты от внешних тел приводит к усилению хаотического движения молекул, что увеличивает степень беспорядка и энтропию системы.

23 При Т

При Т

0 число микросостояний уменьшается до 1 , а энтропия стремится к 0 (12.4) Это теорема Нернста или третье начало термодинамики – энтропия всех тел в состоянии равновесия стремится к нулю при Т ? 0 .

«Рассмотрим соотношение (11»
http://900igr.net/prezentacija/geografija/rassmotrim-sootnoshenie-11-208947.html
cсылка на страницу
Урок

География

196 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по географии > Урбанизация > Рассмотрим соотношение (11