20: Ентропія і другий закон термодинаміки
- Page ID
- 27123
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
- 20.1: Енергія не визначає спонтанність
- У природі багато спонтанних подій. При відкритті клапана в обох випадках відбувається мимовільне подія. У першому випадку газ заповнює відкачану камеру, у другому гази будуть змішуватися. Держава функціонує\(U\) і\(H\) не дає нам поняття, що буде. Ви можете подумати, що тільки ті події є спонтанними, які виробляють тепло. Розвиток нової ентропії функції стану наблизило нас набагато ближче до повного розуміння того, як пов'язані тепло і робота.
- 20.2: Нерівноважні ізольовані системи еволюціонують у напрямку, що збільшує їх енергетичний розгін
- Ізольована система, та, яка не обмінюється теплом зі своїм оточенням, не при рівновазі буде розвиватися в напрямку, що збільшує загальну енергетичну дисперсію стану. Система досягне рівноваги, коли розгін енергії, або ентропія (\(S\)), буде максимальним.
- 20.3: На відміну від тепла, ентропія є функцією стану
- Ентропія\(S\), є функцією стану, тому вона не залежить від термодинамічного шляху. Ми можемо піти будь-яким шляхом, який хочемо обчислити ентропію термодинамічної системи.
- 20.4: Другий закон термодинаміки
- Ізольована система - це трохи більше, ніж просто адіабатична. В останній спека не може потрапити всередину або назовні. В ізольовану систему нічого не потрапляє і не виходить, ні тепло, ні маса, ні навіть будь-яке випромінювання, наприклад світло. Ізольована система схожа на маленьку всесвіт все для себе.
- 20.5: Відоме рівняння статистичної термодинаміки є S = k n W
- Ентропія може бути розрахована з молекулярної точки зору при розгляді кількості мікростанів, які існують у відповідному макростані.
- 20.6: Ми завжди повинні розробляти оборотний процес для обчислення змін ентропії
- Другий закон термодинаміки можна сформулювати різними способами, але так чи інакше всі вони пов'язані з тим, що стан функції ентропії\(S\), має тенденцію до збільшення з часом в ізольованих системах. Другий закон має важливі наслідки для питання про те, як ми можемо використовувати тепло для виконання корисної роботи.
- 20.7: Термодинаміка дає уявлення про перетворення тепла в роботу
- Тепло і робота - це обидві форми передачі енергії, і при правильних обставин одна форма може трансформуватися в іншу. Однак другий закон термодинаміки ставить на це обмеження. Перехід від роботи до тепла називається розсіюванням і обмежень на цьому взагалі немає. Насправді саме через розсіювання (тертям) ми виявили, що тепло і робота є обома формами енергії. Існує, однак, обмеження на перетворення тепла в роботу.
- 20.8: Ентропія може бути виражена термінами функції розділення
- Ми бачили, що функція розділення системи дає нам ключ до обчислення термодинамічних функцій, таких як енергія або тиск, як момент розподілу енергії. Ми можемо розширити цей формулізм, щоб обчислити ентропію системи, коли її Q стане відомим. Похідне показано на сторінці 840 і передбачає використання наближення Стірлінга. Кінцевий результат
- 20.9: Статистичне визначення ентропії аналогічно термодинамічному визначенню
- Молекулярна формула розрахунку ентропії безпосередньо пов'язана з макроскопічною, термодинамічною формулою розрахунку змін ентропії.