Лекция 2




ИмеЛекция 2
страница3/3
Дата на преобразуване05.11.2012
Размер306.8 Kb.
ТипЛекция
източникhttp://svetlanda.com/wp-content/uploads/2012/06/Lecture_2_FEP.doc
1   2   3
не зависи от траекторията!


Формулировки на Втория закон на термодинамиката


Формулировка на Лорд Келвин


При даден цикличен процес е невъзможно да се преобразува изцяло количеството топлина в работа.

Това, означва, че за да имаме повтарящ се процес, системата следва да се върне в изходно състояние. За да се върне в изходно състояние тя задължително следва да загуби, част от приетото количество енергия/стойност като се охлади. Т.е. не може да се изчерпи докрай енергията на един нагревател без да се губи по нещо при всеки цикъл, под формата на отдадена топлина на охладител. При това приетото количествотоплина/стойност следва да е по-голямо от отдаденото. За дилъра това е още по-очевидно. Не може да има цикличен процес само от продажба на чужда валута. Трябва периодично да се закупува, при това на по-ниска цена. Този фундаментален принцип важи изцяло за производството и при него ентропията има особено значение, както ще видим по-късно.


Формулировка на Рудолф Клаузиус


В общия случай топлината не може да се пренася спонтанно от по-студеното към по-топлото тяло.

Ключовата дума тук е “спонтанно”, което ще рече от само себе си. Топлина може да се пренася от по-студено към по-топло тяло само ако се извърша някаква работа, както е при хладилника, където една част от пространството се охлажда, за сметка на извършвана работа от двигателя, при което се отделя топлина в пространството извък хладилната камера.


В общия случай в затворена система ентропията расте до достигане на максимална стойност. Поради тази причина, ако в една част от системата има по-висока итемпература, или налягане или химически потенциал, след известно време тези разлики ще изчезнат.

Ако в част от дадена затворена система се намали ентропията, тотва е за сметка на увеличената ентропия в други части от системата.


Ентропия при различни процеси


1. Адиабатен процес.


При адиабатен процес Q = 0. Следователно:



Това означава, че адиабатният процес е изентропиен, понеже ентропията на системата се запазва.


2. Процес с обмяна на топлина


В общия случай, съгласно Първия закон , което в диференциално малки нараствания се записва като



където Q и А, са елементарни количества топлина и работа, които не са записани като dQ и dА, защото не са т.н. пълни интеграли. Както видяхме А= pdV, а промяната на вътрешната енергия зависи от процеса – изобарен или изохорен. За идеален газ и следователно . Първият закон следователно записваме като




откъдето следва, че







От уравнението за иделания газ знае, че pV = RT, и следоватлено:




След интегиране за преход от състояние (1) до състояние (2), се получава





А) Ако процесът е изотермичен Т = const, то



което означава, че при изотемично разширение V2 > V1 ентропията нараства, а при изотермично свиване намалява.

Б) Ако процесът e изохорен, V = const, то



което означава, че при нарастване на температурата (Т2 > Т1) ентропията расте (SV >0), а при намаляване – ентропията намалява (SV <0).


В) Ако процесът e изобарен, p = const, то V2 / V1 = Т2 / Т1 и тогава




и тъй като , то



Т.е.както и при изохорния процес, с нарастванена температурата расте и ентропията.


Работа и ентропия


Ако сравним изразите за работата за изотермично раширение на газа и промяната на ентропията при изотермичне процес виждаме, че:


и


Сравнението между двете формули дава:






Т

Q1


(3)

(4)

T1



Q=0

Q=0

A=T.S


T1

T2


(1)

(2)

Q2


T2


С

S2

S1

Сега разглеждаме отново цикъла на Карно и четирите процеса – изотермично свиване (1)-(2) при T2, адиабатно свиване (2) – (3) с Q=0, изотемрично разширение (3)-(4) при T1, и адиабатно свиване (4) – (1) с Q=0 ги представяме на диаграма температура-ентропия T-S. На T-S диаграмата изотермичният процес се представя с хоризонтална отсечка, а адиабатият, който е изентропиен се представя с вериткална.

При изотермичните процеси T = const и следователно няма промяна на вътешната енергия/вътрешната стоиност, т.е. dU = 0 и от Първия закон следва, че



което за за двата изотермични процеса се записва като:


(1)-(2)

(3)-(4)


Разликата Q = Q1 Q2 = A , т.е. на полезната работа, за която намираме:









Т.е. полезната работа в един цикъл на Карно е равна на площта на правоъгълника затворен между двете изотерми и двете адиабати и се равнява на произведението от разликата в температурите T на нагревателя и охладителя и на промяната на ентропията S.

Тази зависимост ще бъде основно използвана при пресмятане на работата на отделни икономически процеси.

II.3. Трети закон на термодинамиката.


Третият закон на термодинамиката е формулиран от Валтер Нернст в периода 1906-1912 и гласи:


Когато температурата на една система клони към абсолютнанула, всички процеси спират и ентропията й клони към минимална стойност.


Следва да се отбележи, че в тази формулировка не се твърди, че при абсолютна нула ентропията на системата е нула, а че клони към минимум. Ентропията може да достигне почти абсолютна нула в идеалне кристал без дефекти.

Алтернатина формулировка на Третия принцип е формулиран от Гилберт Левис и и Мерл Рандал 1923 г.


Ако ентропията на всеки елемент на някакъв идеален кристал се вземе за нула при абсолютната температурна нула, всяко вещество има крайна положителна ентропия, но при абсолютната температурна нула ентропията може да стане нула и става такава в случй на иделани кристални вещества


Както вече кометирахме за идеалне газ при абсолютна температурна нула кинетичната енергия е нула, т.е. частиците следва да престанат да се движат. Това означава да престане процесът на обмяна на енергия.


Това означава, че не само S = 0, но и S → 0 при Т = 0.


Що се отнася до икономиката, подобно състояние на нулева ентропия следва да има в примитивно стопанстов, в което няма търговски обмен на излишъци.


И така до тук добихме някаква представа за смисъла на ралзини понятия и величини.

Например налягането в термодинамиката асоциираме с натиск, при потапяне дълбоко във вода усещаме повишеното налягане, също и като се изкачваме високо в планината усещаме пониженото налягане. В икономиката това са цените.

Представа за обема имаме на чисто интуитивно ниво, а в икономиката това е броят продажби на даден артикул например.

Усещане за температура в темродинамиката също имаме и то е свързано с усещането ни за по-топло и по-студено, а в икономиката, това е оживлението на пазара.


Каква представа да си изработим за ентропията обаче. По какво бихме познали, че една физическа или икономическа система има по-голяма или по-малка ентропия?


За да разберем смисълът на ентропията освен, че нещо което се запазва при обратими процеси, следва да видим как се изразява ентропията в статистическата физика.



1   2   3

Свързани:

Лекция 2 iconЛекция IX лекция X лекция XI
Фрагменты публикуются по источнику: Чанышев А. Н. Курс лекций по древней философии: Учеб пособие для филос фак и отделений ун-тов....
Лекция 2 iconЛекция-дебат на Ален (Жорж) Льодюк
Лекция-дебат на френски език със симултанен превод на български и представяне на фотографии
Лекция 2 iconЛекция 17. Метафизика и реальность Экзаменационные вопросы к курсу «Метафизика»
Лекция Проблема предмета метафизики. Прагматические границы современного метафизического дискурса
Лекция 2 iconЛекция 3 : Статистическа интерпретация на ентропията
...
Лекция 2 iconРазпис на лекциите и упражненията на II курс, медицина, летен семестър на учебната 2011/2012 година
Лекция по физиология – II поток, I с. / Лекция по биохимия – II поток, II с., II ауд
Лекция 2 iconЛекция на проф. Рей Ширатори
Темата на днешната лекция е икономическата политика на Япония след края на Втората световна война. Как Япония става супер икономическа...
Лекция 2 iconЛекция мысль и сознание знаем ли мы, о чем это? Возникновение мысли лекция мысль и мышление как невозможность: мысль не откуда, а куда; континуум мысли и возможные философские последствия лекция сознание и мышление; «остаточное»
Яркий стиль изложения, обилие примеров, точность и глубина анализа при отсутствии какого бы то ни было догматизма и абсолютности...
Лекция 2 iconЛекция „Същност на Древното Учение в град Рига
На втори юни 2012 година в Голямата зала на дома на Рижко Латвийското общество(Рига, Латвия), се състоя лекция на Посланика на Великото...
Лекция 2 iconЛекция «Международное сотрудничество как основа для антитеррористической деятельности» 4 Лекция «Позитивная и негативная роль сми в формировании образа террориста у молодого поколения»
Лекция «Позитивная и негативная роль сми в формировании образа террориста у молодого поколения»
Лекция 2 iconОснови на еконофизиката уводна лекция
Уводна лекция: Физика и икономика. Основни понятия от динамиката и молекулната физика. Динамика: импулс, сила, работа, енергия. Молекулна...
Поставете бутон на вашия сайт:
Документация


Базата данни е защитена от авторски права ©bgconv.com 2012
прилага по отношение на администрацията
Документация
Дом