Entropijos sąvoka vartojama įvairiuose moksluose: fizikoje, chemijoje, matematikoje, biologijoje, sociologijoje. Pats žodis kilęs iš graikų kalbos ir reiškia „transformacija, pasikeitimas“. Kas tai yra paprastais žodžiais? Galime sakyti, kad tai netvarkos, atsitiktinumo matas bet kurioje sistemoje. Kuo mažesnis užsakymas, tuo didesnė jo vertė. Jei knygos yra lentynoje, jos yra mažiau netvarkingos nei tada, kai jos yra krūvoje.

Šio termino apibrėžimas priklauso nuo jo taikymo srities. Apibendrintai galima teigti, kad tai netvarkos ir negrįžtamo energijos išsklaidymo matas. Kuo labiau sutvarkyta sistema, tuo labiau koncentruota energija. Pavyzdžiui, jei karštą daiktą įstatysime į šaltą vandenį, jis pamažu atvės ir vanduo įkais. Antruoju atveju entropija yra didesnė.

Svarbu! Entropija apibūdina sutrikimą. Kuo jis didesnis, tuo mažiau užsakoma sistema.

Viskas gali veikti kaip sistema. Fizikoje ar chemijoje tai paprastai yra dujos, skystis, kietos medžiagos, tam tikro skaičiaus dalelių rinkinys. Informatikos moksle tai gali būti tekstas, sociologijoje – žmonių grupė.

Terminas entropija

Fizikoje

Šis terminas vartojamas tokiose fizikos šakose kaip termodinamika ir statistinė fizika. Termodinamika tiria energijos perdavimo ir transformavimo būdus. Jame nagrinėjami procesai, kuriuose galima naudoti temperatūros sąvoką. Ši sąvoka pirmą kartą buvo panaudota termodinamikoje. Jį pristatė vokiečių mokslininkas Rudolfas Klausius. Statistinė mechanika tiria baigtinio dalelių skaičiaus sistemų elgseną, tam naudodama tikimybių teorijos metodus.

Įvairiose fizikos šakose šis terminas reiškia šiek tiek skirtingus dalykus. Termodinamikoje tai yra negrįžtamo energijos išsklaidymo charakteristika. Statistinėje fizikoje ši reikšmė rodo kokios nors būsenos tikimybę.

Termodinamikoje

Entropija yra vienintelis dydis, parodantis fizinių procesų kryptį. Ką tai reiškia?

• Izoliuotoje sistemoje, ty tokioje, kuri nesikeičia nei medžiaga, nei energija su aplinkiniais objektais, procesai visada vyksta taip, kad sutrikimas didėja. Pasiekęs maksimumą, jis išlieka pastovus. Tai yra antrojo termodinamikos dėsnio esmė.
• Grįžtamieji procesai sutrikimo nekeičia.
• Negrįžtami procesai visada vyksta taip, kad sutrikimas didėja.
  Atviroje sistemoje ši reikšmė gali padidėti arba išlikti pastovi, galimi tokie procesai, kuriuose sutrikimas mažėja. Tai reiškia, kad įsikišdami iš išorės galime sumažinti netvarką.

Bet kuri sistema, esanti nuolatinėse išorinėse sąlygose, galiausiai patenka į pusiausvyros būseną ir negali iš jos išeiti pati. Tokiu atveju visos jo dalys bus vienodos temperatūros. Tai yra nulinis termodinamikos dėsnis.

Esant pusiausvyrai sutrikimas yra labiausiai. Pavyzdžiui, yra indas, padalintas pertvara. Vienoje pusėje yra vienos dujos, kitoje - kita. Nuėmus pertvarą, dujos palaipsniui susimaišys ir savaime nebesiskirs. Tokia būsena bus netvarkingesnė nei būsena, kai dujos buvo atskirtos.

Fizikoje šis dydis yra sistemos būsenos funkcija. Tai reiškia, kad tai priklauso nuo sistemos parametrų:

• temperatūra;
• slėgis;
• tūris;
• vidinė energija.

Statistinėje mechanikoje

Statistinėje mechanikoje ši sąvoka siejama su tikimybe gauti tam tikrą būseną. Pavyzdžiui, kelių objektų ar dalelių atveju tai priklauso nuo jų išdėstymo būdų skaičiaus.

Yra keletas šio kiekio apibrėžimų. Paprasčiausias Bolzamann apibrėžimas. Jis lygus būsenos tikimybės logaritmui, padaugintam iš Boltzmanno konstantos: S=k*ln(W).

Naudingas vaizdo įrašas: kas yra entropija

Absoliučioji vertė

Entropija yra neneigiama reikšmė (didesnė arba lygi nuliui). Kuo temperatūra arčiau absoliutaus nulio, tuo ji arčiau nulio. Tai trečiasis termodinamikos dėsnis. Iš pradžių jį suformulavo Maxas Planckas 1911 m.

Taip pat trečiasis termodinamikos dėsnis vadinamas absoliutaus nulio neprieinamumo principu. Tai reiškia, kad esant bet kokiems procesams, susijusiems su sutrikimo pasikeitimu, neįmanoma pasiekti absoliutaus nulio (0K arba -273,15 C). Prie šios temperatūros galima priartėti tik neribotą laiką. Mokslininkai sutarė, kad esant 0 K, sutrikimas yra 0.

Svarbu! Absoliuti sutrikimo reikšmė gali būti apskaičiuojama kaip energijos pokytis tam tikroje temperatūroje.

Termodinamikoje absoliuti reikšmė dažniausiai neturi reikšmės, svarbus tik jos pokytis. Tačiau galima rasti ir absoliučią vertę. Jis apskaičiuojamas pagal skirtingas kietos, skystos ir dujinės medžiagos būsenos formules. Ši vertė matuojama J / K arba J / laipsniais, tai yra tais pačiais vienetais kaip ir šilumos talpa. Šią reikšmę patogu padalyti iš medžiagos masės arba molių skaičiaus. Todėl naudojami vienetai J / (mol * K) arba J / (mol * laipsnis), priklausomai nuo to, ar temperatūra matuojama kelvinais, ar laipsniais.

Chemijoje

Kas yra, pavyzdžiui, entropija chemijoje? Ši sąvoka naudojama cheminėje termodinamikoje. Svarbu pakeisti šią vertę. Jei jis teigiamas, sistema tampa mažiau tvarkinga. Tai žinoti svarbu norint nustatyti cheminių reakcijų kryptį ir keisti cheminę pusiausvyrą. Šis terminas siejamas su entalpijos sąvoka – energija, kuri, esant tam tikram pastoviam slėgiui, gali virsti šiluma.

Pakeitus sutrikimą, galima nustatyti, ar reakcija gali vykti savaime. To negalima padaryti tik keičiant energiją, nes yra reakcijų, kurios vyksta sugeriant šilumą, ir reakcijų, kurios vyksta jai išskiriant. Pagal antrąjį termodinamikos dėsnį labiausiai netvarkinga būsena yra stabiliausia uždaros sistemos būsena. Be to, bet kuri uždara sistema linkusi į mažiausiai sutvarkytą būseną. Todėl spontaniniuose procesuose sutrikimas didėja.

Informacijos teorijoje

Informacijos entropija apibūdina bet kurios sistemos nenuspėjamumą. Pavyzdžiui, tai gali būti kokio nors simbolio iš abėcėlės atsiradimo tekste tikimybė. Be to, ši funkcija yra lygi informacijos kiekiui, tenkančiam vienam simboliui. Šį terminą informacijos teorijoje įvedęs mokslininkas Claude'as Shannonas net iš pradžių norėjo šį kiekį vadinti informacija.

Šenonas pasiūlė, kad padidinus informacijos kiekį sumažintume neapibrėžtumą. Racionalizuodami sistemą taip pat sumažiname neapibrėžtumą.

Svarbu! Kuo įvykis labiau nuspėjamas, tuo jis mažiau informatyvus ir mažiau netvarkos.

Tokio neapibrėžtumo pagalba galima numatyti įvykius, pavyzdžiui, kokio nors eksperimento baigtį. Tam įvykiai skirstomi į atskiras dalis ir atsižvelgiama į neapibrėžtumą jiems.

Informacijos entropija yra susijusi su galimų būsenų skaičiumi. Kuo didesnis šis skaičius, tuo jis didesnis. Pavyzdžiui, jei žaidžiame šachmatais pagal taisykles, šachmatų lentoje ši reikšmė bus mažesnė nei atsitiktinai perstačius figūras. Monetos, kuri gali nukristi tik į vieną ar kitą pusę, neapibrėžtumas yra mažesnis nei 6 pusių kauliuko ir dar didesnis 20 pusių kauliuko atveju.

Taip pat yra kalbos entropija. Ši sąvoka reiškia informacijos kiekį viename teksto vienete šia kalba (vienas simbolis) ir matuojamas bitais raidėje. Skirtingoms kalboms ji skiriasi.

Kalboje vieni simboliai pasirodo dažniau, kiti rečiau, taip pat yra tam tikrų dažnai pasitaikančių simbolių derinių. Išanalizavus konkretaus simbolio atsiradimo tikimybę, galima iššifruoti šifruotą tekstą. Informacijos sutrikimas taip pat padeda nustatyti reikiamą pralaidumą šifruotų pranešimų perdavimui.

Duomenų analizei įvairiose srityse, nuo medicinos iki sociologijos, naudojama informacinė-entropinė analizė. Paprastais žodžiais tariant, galime pasakyti, kad analizuojant sutrikimo padidėjimą ar sumažėjimą, galima nustatyti ryšius tarp reiškinių.

Sąvoka „informacijos entropija“ taip pat vartojama matematinės statistikos ir statistinės fizikos srityse. Šie mokslai taip pat nagrinėja įvairių būsenų tikimybę ir naudoja tikimybių teorijos metodus.

Ekonomikoje

Ekonomikoje vartojama „entropijos koeficiento“ sąvoka. Tai susiję su pardavėjų koncentracija rinkoje. Kuo didesnė koncentracija, tuo mažesnis šis koeficientas arba indeksas. Tai priklauso nuo akcijų pasiskirstymo tarp firmų rinkoje ir kuo didesnis šių akcijų dydžio skirtumas, tuo didesnis entropijos koeficientas.

Jei padalysite šį indeksą iš rinkoje esančių firmų skaičiaus, gausite santykinį rodiklį. Ji žymima raide E. Jo reikšmė yra nuo 0 iki 1. E=0 reikšmė atitinka monopoliją, o E=1 – tobulą konkurenciją.

Ką sako wikipedia

Vikipedijoje galite rasti įvairių šios sąvokos apibrėžimų. Bendriausias yra negrįžtamo energijos išsklaidymo matas, realaus proceso nukrypimas nuo idealaus. Taip pat Vikipedijoje galite rasti:

• straipsniai apie šį klasikinės termodinamikos terminą;
• biologinėje ekologijoje;
• visatos entropija;
• kalba;
• diferencialas;
• topologinis;
• informaciniai.

Naudingas vaizdo įrašas: entropijos idėja

Išvada

Terminą „entropija“ termodinamikoje pirmasis pavartojo Rudolfas Clausius. Iš fizikos jis atėjo į kitus mokslus. Ši sąvoka reiškia sutrikimą, atsitiktinumą, nenuspėjamumą ir yra glaudžiai susijusi su tikimybe. Entropijos analizė padeda tirti duomenis ir rasti ryšius tarp reiškinių, nustatyti fizikinių ir cheminių procesų kryptį.

3.3. Standaus kūno sukimasis aplink fiksuotą ašį, jo inercijos momentas ir kinetinė energija.

3.4. impulso momentas. Kampinio momento išsaugojimo dėsnis. Antrasis sukamojo judėjimo dinamikos dėsnis.

4 paskaita

4.1. Skysčių ir dujų judėjimo aprašymas. Skysčių ir dujų klampumas.

4.2. Tęstinumo lygtis.

4.3. Bernoulli lygtis ir išvados iš jos

5 paskaita

5.1. Harmoninės vibracijos.

5.2. Harmoninių virpesių papildymas.

5.3. Statmenų virpesių pridėjimas.

5.4. Virpesių diferencialinė lygtis.

5.5. Energijos santykiai virpesių procesuose.

5.6. Matematinių ir fizikinių švytuoklių svyravimai

5.7. Priverstinių virpesių lygtis. Rezonansas

6 paskaita

6.1 Bangos tampriose terpėse ir jų rūšys. Bangos frontas, plokštumos ir sferinės bangos.

6.2. bangos energija

6.3. Elastinės bangos kietoje medžiagoje

7 paskaita

7.1. Pagrindinės MK nuostatos.

Agreguotos medžiagos būsenos

7.2. Patirti idealių dujų dėsniai

Avogadro dėsnis

7.3. Idealiųjų dujų būsenos lygtis

7.4. Pagrindinė idealių dujų molekulinės-kinetinės teorijos lygtis.

7.5. Maksvelo dėsnis dėl molekulių pasiskirstymo greičiais.

7.6. barometrinė formulė. Boltzmann platinimas

8 paskaita

8.2. Molekulių susidūrimai ir transportavimo reiškiniai idealiose dujose

8.3. Vidutinis susidūrimų skaičius ir vidutinis laisvas molekulių kelias

8.4 Vidutinis laisvas molekulių kelias

8.5. Difuzija dujose

8.6. Dujų klampumas

8.7. Dujų šilumos laidumas

8.8. Osmosas. Osmoso slėgis

9 paskaita

9.1 Energijos pasiskirstymas pagal molekulių laisvės laipsnius

9.2. Vidinė energija

9.3. Darbas, kurį atlieka dujos besiplečiant

9.4. Pirmasis termodinamikos dėsnis

9.5. Šilumos talpa. Majerio lygtis

9.6. adiabatinis procesas

9.7. Politropinis procesas

9.8. Šilumos variklio veikimo principas. Carnot ciklas ir jo efektyvumas.

9.9. Entropija. Fizinė entropijos reikšmė. Entropija ir tikimybė.

9.10. Antrasis termodinamikos dėsnis ir jo statistinė reikšmė.

10 paskaita

10.1. Tikros dujos, van der Waals lygtis.

Van der Waals lygtis gerai apibūdina dujų elgseną skystinimo metu, tačiau ji netinkama kietėjimo procesui.

10.2 Pagrindinės agreguotų būsenų ir fazių perėjimų charakteristikos ir modeliai.

Antrosios rūšies fazių perėjimai. skystas helis. Superskystumas

10.3. Skysčio paviršiaus įtempimas. Laplaso slėgis.

10.4. Kapiliariniai reiškiniai

10.5. Kietosios medžiagos

Defektai kristaluose

Šiluminės kristalų savybės

skystieji kristalai

11 paskaita

11.1. Elektrinės kūnų savybės. Elektros krūvis. Krūvio išsaugojimo dėsnis

11.2. Kulono dėsnis

11.3. elektrostatinis laukas. Elektrinio lauko stiprumas. lauko linijos.

11.4. elektrinis dipolis

11.5. Įtempimo vektoriaus srautas. Ostrogradskio-Gauso teorema

11.6. Elektrostatinio lauko jėgų darbas judant krūviams.

11.6. Potencialus. Potencialus skirtumas. Taškinio krūvio, dipolio, sferos potencialas.

11.7. Elektrinio lauko stiprio ir potencialo ryšys

11.8. Dielektrikų rūšys. Dielektrikų poliarizacija.

11.9. Ostrogradskio-Gausso teorema lauko dielektrike. Vektorių – poslinkio, – intensyvumo ir – poliarizacijos santykis

11.10. Elektrostatinio lauko laidininkai

11.11. Laidininkas išoriniame elektrostatiniame lauke. Elektrinė talpa

11.12. Įkrauto laidininko, laidų sistemos ir kondensatoriaus energija

12 paskaita

12.1. Elektra. Stiprumas ir srovės tankis.

12.3. Omo dėsnis vienalytei grandinės atkarpai. laidininko varža.

12.4. Omo dėsnis nehomogeninei grandinės atkarpai

12.5. Džaulio-Lenco dėsnis. Darbas ir srovės galia.

12.6. Kirchhoff taisyklės

13 paskaita

13.1. Klasikinė metalų elektrinio laidumo teorija

13.2. Termioninė emisija. Elektros srovė vakuume.

13.3. Elektros srovė dujose. Dujų išleidimo rūšys.

Nepriklausomas dujų išleidimas ir jo rūšys

14 paskaita

14.1. Magnetinis laukas. Srovių magnetinė sąveika. Ampero dėsnis. Magnetinės indukcijos vektorius.

14.2. Bioto-Savarto-Laplaso dėsnis. Tiesių ir apskritų srovių magnetinis laukas.

14.3. Magnetinės indukcijos vektoriaus cirkuliacija. Solenoidinis ir toroidinis laukas

14.4. magnetinis srautas. Gauso teorema

14.5. Laidininko ir rėmo judėjimo su srove magnetiniame lauke darbas

14.6. Magnetinio lauko veikimas judančiam krūviui. Lorenco jėga

14.7. Magnetinis laukas medžiagoje. Įmagnetinimas ir magnetinio lauko stiprumas.

14.8. Bendras srovės dėsnis, taikomas medžiagos magnetiniam laukui

14.9. Magnetų tipai

15 paskaita

15.1. Elektromagnetinės indukcijos reiškinys.

15.2. Savęs indukcijos reiškinys

15.3. Magnetinio lauko energija

15.4. Maksvelo elektromagnetinė teorija.

1) Pirmoji Maksvelo lygtis

2) Maišymo srovė. Antroji Maksvelo lygtis

3) Trečioji ir ketvirtoji Maksvelo lygtys

4) Visa Maksvelo lygčių sistema diferencine forma

15.5. Kintamoji srovė

Paskaita Nr.16

16.1. Pagrindiniai geometrinės optikos dėsniai. Visiškas vidinis šviesos atspindys.

16.2. Šviesos atspindys ir lūžimas sferiniame paviršiuje. Objektyvai.

16.3. Pagrindiniai fotometriniai dydžiai ir jų vienetai

17.1 Šviesos trukdžiai. Šviesos bangų darna ir monochromatiškumas. Optinio kelio ilgis ir optinio kelio skirtumas.

17.2. Trikdžių modelių gavimo metodai.

17.3. Trikdžiai plonose plėvelėse.

17.4. Optikos nušvitimas

17.5. Šviesos difrakcija ir jos stebėjimo sąlygos. Huygenso-Fresnelio principas. Difrakcinė gardelė. Difrakcija ant erdvinės gardelės. Wulf-Braggs formulė

17.6. Frenelio difrakcija nuo paprasčiausių kliūčių.

17.7. Difrakcija lygiagrečiuose pluoštuose (Fraunhoferio difrakcija)

17.8. Difrakcija ant erdvinių gardelių. Wolfe-Braggs formulė.

17.9. šviesos poliarizacija. Natūrali ir poliarizuota šviesa.

17.10 val. Šviesos poliarizacija atspindžio ir lūžio metu. Brewsterio dėsnis.

17.11 Poliarizacija esant dvigubam lūžiui.

17.12 val. Poliarizacijos plokštumos sukimasis.

17.13 val. šviesos sklaida. Šviesos sugertis (sugertis).

18 paskaita

18.1. Kvantinė spinduliuotės prigimtis. Šiluminė spinduliuotė ir jos charakteristikos. Kirchhoffo dėsnis. Stefano-Boltzmanno ir Vienos įstatymai.

18.2.Fotoelektrinio efekto rūšys. Išorinio fotoelektrinio efekto dėsniai. Einšteino fotoelektrinio efekto lygtis.

18.3. Fotono masė ir impulsas. Lengvas spaudimas. Komptono efektas.

19 paskaita

19.2 Vandenilio atomo linijinis spektras.

19.3. Boro postulatai. Franko ir Hertzo eksperimentai.

20 paskaita

20.1.Atomo branduolys.

20.2 Branduolinės jėgos.

20.3.Branduolių surišimo energija. masės defektas.

20.4 Branduolio dalijimosi reakcijos.

2.5. Šiluminė branduolių sintezė.

20.6 Radioaktyvumas. Radioaktyvaus skilimo dėsnis.

Savarankiško darbo grafikas

Laboratorinių ir praktinių užsiėmimų grafikas

Klausimų, skirtų pasiruošti koliokviumui, sąrašas Mechanika

Formulės

Apibrėžimai

Klausimai egzaminui

Laboratorinių darbų taisyklės ir pavyzdinis projektavimas

9.9. Entropija. Fizinė entropijos reikšmė. Entropija ir tikimybė.

Atsižvelgiant į šilumos variklio, veikiančio pagal Carnot ciklą, efektyvumą, galima pastebėti, kad šaldytuvo temperatūros ir šildytuvo temperatūros santykis yra lygus darbinio skysčio šilumos kiekio santykiui su šildytuvo temperatūra. šaldytuvas ir iš šildytuvo gaunamos šilumos kiekis. Tai reiškia, kad idealiam šiluminiam varikliui, veikiančiam pagal Carnot ciklą, taip pat galioja toks ryšys:
. Požiūris Lorenco vardu sumažintas karštis . Elementariam procesui sumažinta šiluma bus lygi . Tai reiškia, kad įgyvendinant Carnot ciklą (ir tai yra grįžtamasis ciklinis procesas), sumažinta šiluma išlieka nepakitusi ir veikia kaip būsenos funkcija, o šilumos kiekis, kaip žinoma, yra proceso funkcija. .

Naudojant pirmąjį termodinamikos dėsnį grįžtamiems procesams,
ir padalijus abi šios lygties puses iš temperatūros, gauname:

(9-41)

Išreiškiame iš Mendelejevo – Klapeirono lygties
, pakeiskite lygtį (9-41) ir gaukite:

(9-42)

Mes to mokomės
, bet
, pakeičiame juos į lygtį (9-42) ir gauname:

(9-43)

Dešinioji šios lygybės pusė yra suminis diferencialas, todėl grįžtamuosiuose procesuose redukuota šiluma yra ir suminis skirtumas, kuris yra būsenos funkcijos požymis.

Būsenos funkcija, kurios diferencialas yra , vadinamas entropija ir žymimas S . Taigi entropija yra būsenos funkcija. Įvedus entropiją, formulė (9-43) atrodys taip:

, (9-44)

kur dS yra entropijos padidėjimas. Lygybė (9-44) galioja tik grįžtamiems procesams ir yra patogi skaičiuojant baigtinių procesų entropijos pokytį:

(9-45)

Jei sistema atlieka žiedinį procesą (ciklą) grįžtamu būdu, tada
, ir todėl S=0, tada S = konst.

Išreiškę šilumos kiekį elementaraus proceso entropijos prieaugiu ir pakeitę jį pirmojo termodinamikos dėsnio lygtimi, gauname naują šios lygties užrašymo formą, kuri paprastai vadinama pagrindinė termodinaminė tapatybė:

(9-46)

Taigi, norint apskaičiuoti entropijos pokytį grįžtamuose procesuose, patogu naudoti sumažintą šilumą.

Esant negrįžtamiems nepusiausvyros procesams
ir negrįžtamiems žiediniams procesams, Klausijaus nelygybė :

(9-47)

Apsvarstykite, kas atsitinka su entropija izoliuotoje termodinaminėje sistemoje.

Izoliuotoje termodinaminėje sistemoje, esant bet kokiam grįžtamam būsenos pokyčiui, jos entropija nepasikeis. Matematiškai tai galima parašyti taip: S = const.

Panagrinėkime, kas atsitinka su termodinaminės sistemos entropija negrįžtamame procese. Tarkime, kad perėjimas iš būsenos 1 į būseną 2 keliu L 1 yra grįžtamas, o iš būsenos 2 į būseną 1 keliu L 2 yra negrįžtamas (9.13 pav.).

Tada galioja Clausiaus nelygybė (9-47). Parašykime šios nelygybės dešinės pusės išraišką, atitinkančią mūsų pavyzdį:

.

Pirmąjį šios formulės terminą galima pakeisti entropijos pasikeitimu, nes šis procesas yra grįžtamas. Tada Clausius nelygybę galima parašyti taip:

.

Iš čia
. Nes
, tada pagaliau galime parašyti:

(9-48)

Jei sistema izoliuota, tada
, o nelygybė (9-48) atrodys taip:

, (9-49)

T o izoliuotos sistemos entropija didėja negrįžtamo proceso metu. Entropijos augimas tęsiasi ne be galo, o iki tam tikros maksimalios vertės, būdingos tam tikrai sistemos būsenai. Ši maksimali entropijos reikšmė atitinka termodinaminės pusiausvyros būseną. Entropijos augimas negrįžtamų procesų metu izoliuotoje sistemoje reiškia, kad sistemos turima energija tampa mažiau prieinama paversti mechaniniu darbu. Pusiausvyros būsenoje, kai entropija pasiekia didžiausią vertę, sistemos energija negali būti paversta mechaniniu darbu.

Jei sistema nėra izoliuota, tai entropija gali tiek mažėti, tiek didėti priklausomai nuo šilumos perdavimo krypties.

Entropija, kaip sistemos būsenos funkcija, gali tarnauti kaip tas pats būsenos parametras kaip temperatūra, slėgis, tūris. Diagramoje pavaizdavus tą ar kitą procesą (T, S), galima matematinį šilumos kiekio aiškinimą, kaip figūros plotą po procesą vaizduojančia kreive. 9.14 paveiksle parodyta izoterminio proceso diagrama entropijoje – temperatūros koordinatės.

Entropija gali būti išreikšta dujų būsenos parametrais – temperatūra, slėgiu, tūriu. Norėdami tai padaryti, iš pagrindinės termodinaminės tapatybės (9-46) išreiškiame entropijos prieaugį:

.

Integruojame šią išraišką ir gauname:

(9-50)

Entropijos pokytis gali būti išreikštas ir kita būsenos parametrų pora – slėgiu ir tūriu. Norėdami tai padaryti, turite išreikšti pradinės ir galutinės būsenų temperatūrą iš idealių dujų būsenos lygties per slėgį ir tūrį ir pakeisti į (9-50):

(9-51)

Dujoms izotermiškai plečiantis į tuštumą, T 1 = T 2, o tai reiškia, kad pirmasis formulės narys (9-47) bus lygus nuliui, o entropijos pokytį lems tik antrasis narys:

(9-52)

Nepaisant to, kad daugeliu atvejų entropijos pokyčiui apskaičiuoti patogu naudoti sumažintą šilumą, akivaizdu, kad sumažinta šiluma ir entropija yra skirtingos, o ne tapačios sąvokos.

Išsiaiškinkime fizinė entropijos reikšmė . Tam naudojame formulę (9-52), izoterminiam procesui, kurio metu vidinė energija nekinta, o visi galimi charakteristikų pokyčiai atsiranda tik dėl tūrio pasikeitimo. Panagrinėkime santykį tarp pusiausvyros būsenos dujų tūrio ir dujų dalelių erdvinių mikrobūsenų skaičiaus. Dujų dalelių mikrobūsenų, kurių pagalba realizuojama duotoji dujų, kaip termodinaminės sistemos, makrobūsena, skaičius gali būti apskaičiuojamas taip. Visą tūrį padalinkime į elementarias kubines ląsteles, kurių kraštinė d ~ 10 -10 m (molekulės efektyvaus skersmens dydžio). Tokios ląstelės tūris bus lygus d 3 . Pirmoje būsenoje dujos užima V 1 tūrį, todėl elementariųjų ląstelių skaičius, tai yra vietų skaičius N 1, kurias molekulės gali užimti šioje būsenoje, bus lygus
. Panašiai gauname antrąją būseną, kurios tūris yra V 2
. Reikia pažymėti, kad molekulių padėties pasikeitimas atitinka naują mikrobūseną. Ne kiekvienas mikrobūsenos pasikeitimas sukels makrobūsenos pokyčius. Tarkime, kad molekulės gali užimti N 1 vietas, tada bet kurių molekulių vietomis apsikeitimas šiose N 1 ląstelėse nesukels naujos makrobūsenos. Tačiau molekulių perėjimas į kitas ląsteles pakeis sistemos makrobūseną. Dujų mikrobūsenų, atitinkančių tam tikrą makrobūseną, skaičių galima apskaičiuoti nustačius, kiek būdų šių dujų dalelės gali būti išdėstytos elementariose ląstelėse. Norėdami supaprastinti skaičiavimus, apsvarstykite 1 molį idealių dujų. 1 moliui idealių dujų formulė (9-52) atrodys taip:

(9-53)

Sistemos mikrobūsenų, užimančių tūrį V 1, skaičius bus pažymėtas Г 1 ir nustatomas skaičiuojant molekulių, esančių 1 molyje dujų, N 1 ląstelėse (vietose) skaičių N A (Avogadro skaičius):
. Panašiai apskaičiuojame sistemos mikrobūsenų Г 2, užimančių tūrį V 2, skaičių:
.

Mikrobūsenų skaičius Г i , kurių pagalba galima realizuoti i-ąją makrobūseną, vadinamas termodinaminė tikimybė šią makro būseną. Termodinaminė tikimybė Г ≥ 1.

Raskime santykį G 2 / G 1:

.

Idealioms dujoms laisvų vietų skaičius yra daug didesnis nei molekulių skaičius, tai yra N 1 >>N A ir N 2 >> N A. . Tada, atsižvelgiant į skaičių N 1 ir N 2 išraišką per atitinkamus tūrius, gauname:

Iš čia galime išreikšti tūrių santykį per atitinkamų būsenų termodinaminių tikimybių santykį:

(9-54)

Pakeiskite (9-54) į (9-53) ir gaukite:
. Atsižvelgiant į tai, kad molinės dujų konstantos ir Avogadro skaičiaus santykis yra Boltzmanno konstanta k, o taip pat tai, kad dviejų dydžių santykio logaritmas yra lygus šių dydžių logaritmų skirtumui, gauname:. Iš to galime daryti išvadą, kad i-osios būsenos S i entropiją lemia mikrobūsenų, per kurias realizuojama ši makrobūsena, skaičiaus logaritmas:

(9-55)

Formulė (9-55) vadinama Boltzmanno formulė kuris pirmasis jį gavo ir suprato statistinė entropijos reikšmė , kaip netvarkos funkcijos . Boltzmanno formulė turi bendresnę reikšmę nei formulė (9-53), tai yra, ji gali būti naudojama ne tik idealioms dujoms, bet leidžia atskleisti fizinę entropijos reikšmę. Kuo sistema tvarkingesnė, tuo mažesnis mikrobūsenų skaičius, per kurį realizuojama tam tikra makrobūsena, tuo mažesnė sistemos entropija. Entropijos augimas izoliuotoje sistemoje, kur vyksta negrįžtami procesai, reiškia sistemos judėjimą labiausiai tikėtinos būsenos, kuri yra pusiausvyros būsena, kryptimi. Galima sakyti, kad entropija yra sutrikimo matas sistemos; kuo daugiau joje netvarkos, tuo didesnė entropija. Tai yra fizinė entropijos reikšmė .

§6 Entropija

Paprastai bet koks procesas, kurio metu sistema pereina iš vienos būsenos į kitą, vyksta taip, kad šio proceso neįmanoma atlikti priešinga kryptimi, kad sistema pereitų per tas pačias tarpines būsenas be jokių aplinkinių kūnų pokyčių. Taip yra dėl to, kad dalis energijos proceso metu išsisklaido, pavyzdžiui, dėl trinties, spinduliavimo ir pan. Beveik visi procesai gamtoje yra negrįžtami. Bet kuriame procese prarandama dalis energijos. Energijos sklaidai apibūdinti įvedama entropijos sąvoka. ( Entropijos vertė charakterizuoja sistemos šiluminę būseną ir lemia šios kūno būklės įgyvendinimo tikimybę. Kuo labiau tikėtina duotoji būsena, tuo didesnė entropija.) Visus natūralius procesus lydi entropijos padidėjimas. Entropija išlieka pastovi tik tuo atveju, kai idealizuotas grįžtamasis procesas vyksta uždaroje sistemoje, tai yra sistemoje, kurioje nėra energijos mainų su išoriniais šios sistemos kūnais.

Entropija ir jos termodinaminė reikšmė:

Entropija- tai tokia sistemos būsenos funkcija, kurios begalinis pokytis grįžtamajame procese yra lygus be galo mažo šilumos kiekio, įleidžiamo šiame procese, ir temperatūros, kurioje ji buvo įvedama, santykiui.

Galutiniame grįžtamajame procese entropijos pokytis gali būti apskaičiuojamas naudojant formulę:

kur integralas paimamas iš pradinės sistemos būsenos 1 į galutinę būseną 2.

Kadangi entropija yra būsenos funkcija, tai integralo savybėyra jo nepriklausomumas nuo kontūro (kelio), kuriuo jis skaičiuojamas, formos, todėl integralą lemia tik pradinė ir galutinė sistemos būsenos.

• Bet kuriame grįžtamajame entropijos kitimo procese yra 0

(1)

• Termodinamika tai įrodoSsistema, sudaranti negrįžtamą ciklą, didėja

Δ S> 0 (2)

Išraiškos (1) ir (2) taikomos tik uždaroms sistemoms, tačiau jei sistema keičia šilumą su išorine aplinka, tada josSgali elgtis bet kaip.

Santykiai (1) ir (2) gali būti pavaizduoti kaip Clausius nelygybė

∆S ≥ 0

tie. uždaros sistemos entropija gali arba padidėti (negrįžtamų procesų atveju), arba išlikti pastovi (grįžtamų procesų atveju).

Jei sistema atlieka pusiausvyros perėjimą iš 1 būsenos į būseną 2, tada entropija pasikeičia

kur dU Ir δAparašyta konkrečiam procesui. Pagal šią formulę ΔSnustatomas iki adityvinės konstantos. Fizinę reikšmę turi ne pati entropija, o entropijų skirtumas. Raskime entropijos pokytį idealių dujų procesuose.

tie. entropijos pokyčiaiS Δ S 1→2 idealių dujų perėjimo iš 1 būsenos į 2 būseną metu, nepriklauso nuo proceso tipo.

Nes adiabatiniam procesui δK = 0, tada ∆ S= 0 => S= konst , tai yra, adiabatinis grįžtamasis procesas vyksta esant pastoviai entropijai. Todėl jis vadinamas izentropiniu.

Izoterminiame procese (T= const ; T 1 = T 2 : )

Izochoriniame procese (V= const ; V 1 = V 2 ; )

Entropija turi adityvumo savybę: sistemos entropija lygi į sistemą įtrauktų kūnų entropijų sumai.S = S 1 + S 2 + S 3 + ... Kokybinis molekulių šiluminio judėjimo skirtumas nuo kitų judėjimo formų yra jo atsitiktinumas, netvarkingumas. Todėl, norint apibūdinti šiluminį judėjimą, būtina įvesti kiekybinį molekulinio sutrikimo laipsnio matą. Jei atsižvelgsime į bet kurią makroskopinę kūno būseną su tam tikromis vidutinėmis parametrų vertėmis, tai yra kažkas kita, nei nuolatinis artimų mikrobūsenų, kurios skiriasi viena nuo kitos molekulių pasiskirstymu skirtingose ​​tūrio dalyse ir tūrio dalyse, kaita. energija, paskirstyta tarp molekulių. Šių nuolat kintančių mikrobūsenų skaičius apibūdina visos sistemos makroskopinės būklės sutrikimo laipsnį,wvadinama tam tikros mikrobūsenos termodinamine tikimybe. Termodinaminė tikimybėwsistemos būsenos yra būdų, kuriais galima realizuoti tam tikrą makroskopinės sistemos būseną, skaičius arba mikrobūsenų, įgyvendinančių tam tikrą mikrobūseną, skaičius (w≥ 1 ir matematinė tikimybė ≤ 1 ).

Sutarėme, kad įvykio netikėtumo matą imsime jo tikimybės logaritmą, paimtą su minuso ženklu: būsenos netikėtumas lygus =-

Anot Boltzmanno, entropijaSsistemos ir termodinaminė tikimybė yra susijusios taip:

kur - Boltzmanno konstanta (). Taigi entropija nustatoma pagal būsenų, kuriomis galima realizuoti tam tikrą mikrobūseną, skaičiaus logaritmas. Entropija gali būti laikoma t/d sistemos būsenos tikimybės matu. Boltzmanno formulė leidžia entropijai pateikti tokį statistinį aiškinimą. Entropija yra sistemos sutrikimo matas. Iš tiesų, kuo daugiau mikrobūsenų realizuoja tam tikrą mikrobūseną, tuo didesnė entropija. Sistemos pusiausvyros būsenoje - labiausiai tikėtinoje sistemos būsenoje - mikrobūsenų skaičius yra didžiausias, o entropija taip pat yra didžiausia.

Nes realūs procesai yra negrįžtami, tuomet galima teigti, kad visi procesai uždaroje sistemoje lemia jos entropijos didėjimą – entropijos didinimo principą. Statistinėje entropijos interpretacijoje tai reiškia, kad procesai uždaroje sistemoje eina mikrobūsenų skaičiaus didėjimo kryptimi, kitaip tariant, iš mažiau tikėtinų būsenų į labiau tikėtinas, kol būsenos tikimybė tampa maksimali.

§7 Antrasis termodinamikos dėsnis

Pirmasis termodinamikos dėsnis, išreiškiantis energijos tvermės ir energijos transformacijos dėsnį, neleidžia nustatyti t/d procesų tėkmės krypties. Be to, galima įsivaizduoti aibę procesų, kurie neprieštaraujaašm / d pradžia, kurioje kaupiama energija, tačiau gamtoje jos nerealizuojamos. Galimos antrosios pradžios t/d formuluotės:

1) uždaros sistemos entropijos didėjimo negrįžtamų procesų metu dėsnis: bet koks negrįžtamas procesas uždaroje sistemoje vyksta taip, kad sistemos entropija didėja ΔS≥ 0 (negrįžtamas procesas) 2) ΔS≥ 0 (S= 0 grįžtamiesiems ir ΔS≥ 0 negrįžtamam procesui)

Procesuose, vykstančiuose uždaroje sistemoje, entropija nemažėja.

2) Iš Boltzmanno formulės S = , todėl entropijos padidėjimas reiškia sistemos perėjimą iš mažiau tikėtinos būsenos į labiau tikėtiną.

3) Pagal Kelviną: neįmanomas žiedinis procesas, kurio vienintelis rezultatas – iš šildytuvo gaunamos šilumos pavertimas jai lygiaverčiu darbu.

4) Pagal Clausius: neįmanomas žiedinis procesas, kurio vienintelis rezultatas yra šilumos perdavimas iš mažiau įkaitusio kūno į labiau įkaitusį.

Apibūdinti t/d sistemas esant 0 K, naudojama Nernsto-Plancko teorema (trečiasis t/d dėsnis): visų pusiausvyros kūnų entropija linkusi į nulį, kai temperatūra artėja prie 0 K.

Iš teoremos Nernst-Planck vadovaujasi tuoC p= C v = 0 ties 0 KAM

§8 Šiluminės ir šaldymo mašinos.

Carnot ciklas ir jo efektyvumas

Iš antrojo t / d dėsnio formulavimo pagal Kelviną išplaukia, kad antrojo tipo amžinasis variklis yra neįmanomas. (Amžinasis variklis yra periodiškai veikiantis variklis, kuris veikia aušindamas vieną šilumos šaltinį.)

Termostatas- tai t / d sistema, kuri gali keistis šiluma su kūnais nekeičiant temperatūros.

Šilumos variklio veikimo principas: iš termostato su temperatūra T 1 - šildytuvas, šilumos kiekis paimamas per cikląK 1 ir termostatas su temperatūra T 2 (T 2 < T 1) - šaldytuvas, per ciklą perduodamos šilumos kiekisK 2 , dirbant darbą BET = K 1 - K 2

Žiedinis procesas arba ciklas yra procesas, kurio metu sistema, perėjusi eilę būsenų, grįžta į pradinę būseną. Būsenos diagramoje ciklas pavaizduotas uždara kreive. Idealiųjų dujų atliekamas ciklas gali būti skirstomas į plėtimosi (1-2) ir suspaudimo (2-1) procesus, plėtimosi darbas yra teigiamas BET 1-2 > 0, nesV 2 > V 1 , suspaudimo darbas yra neigiamas BET 1-2 < 0, т.к. V 2 < V 1 . Todėl dujų atliktas darbas per ciklą nustatomas pagal plotą, kurį dengia uždara 1-2-1 kreivė. Jei teigiamas darbas atliekamas cikle (ciklas yra pagal laikrodžio rodyklę), tai ciklas vadinamas tiesioginiu, jei jis yra atvirkštinis (ciklas vyksta prieš laikrodžio rodyklę).

tiesioginis ciklas naudojami šiluminiuose varikliuose – periodiškai veikiantys varikliai, kurie atlieka darbus dėl iš išorės gaunamos šilumos. Atvirkštinis ciklas naudojamas šaldymo mašinose – periodiškai veikiančiuose įrenginiuose, kuriuose dėl išorinių jėgų darbo šiluma perduodama aukštesnės temperatūros kūnui.

Dėl žiedinio proceso sistema grįžta į pradinę būseną, todėl bendras vidinės energijos pokytis yra lygus nuliui. TadaІ pradėti t/d žiediniam procesui

K= Δ U+ A= A,

Tai yra, per ciklą atliktas darbas yra lygus šilumos kiekiui, gautam iš išorės, bet

K= K 1 - K 2

K 1 - kiekis sistemos gaunama šiluma,

K 2 - kiekis sistemos skleidžiama šiluma.

Šiluminis efektyvumas apvaliam procesui yra lygus sistemos atlikto darbo ir į sistemą tiekiamos šilumos kiekio santykiui:

Jei η = 1, sąlygaK 2 = 0, t.y. šiluminis variklis turi turėti vieną šilumos šaltinįK 1 , bet tai prieštarauja antrajam t/d dėsniui.

Šaldymo mašinoje naudojamas atvirkštinis procesas, nei vyksta šiluminiame variklyje.

Iš termostato su temperatūra T 2 atimamas šilumos kiekisK 2 ir perduodama į termostatą su temperatūraT 1 , šilumos kiekisK 1 .

K= K 2 - K 1 < 0, следовательно A< 0.

Neatlikus darbo neįmanoma paimti šilumos iš mažiau įkaitusio kūno ir atiduoti karštesniam.

Remdamasis antruoju t/d dėsniu, Carnot išvedė teoremą.

Carnot teorema: visų periodiškai veikiančių šiluminių variklių, kurių šildytuvo temperatūra vienoda ( T 1) ir šaldytuvus ( T 2), didžiausias efektyvumas. turi reversines mašinas. K.P.D. reversinės mašinos už lygius T 1 ir T 2 yra lygūs ir nepriklauso nuo darbinio skysčio pobūdžio.

Darbinis kūnas – tai kūnas, kuris atlieka žiedinį procesą ir keičiasi energija su kitais kūnais.

Carnot ciklas yra ekonomiškiausias grįžtamasis ciklas, susidedantis iš 2 izotermų ir 2 adiabatų.

1-2-izoterminis plėtimasis ties T 1 šildytuvas; šiluma tiekiama į dujasK 1 ir darbas atliktas

2-3 - adiabatas. plečiasi, dujos veikiaA 2-3 >0 virš išorinių kūnų.

3-4 izoterminis suspaudimas ties T 2 šaldytuvai; šiluma atimamaK 2 ir darbas atliktas;

4-1-adiabatinis suspaudimas, darbas atliekamas su dujomis A 4-1 <0 внешними телами.

Izoterminio proceso metuU= const , taigi K 1 = A 12

1

Su adiabatiniu išsiplėtimuK 2-3 = 0, ir darbas dujomis A 23 atliekama vidine energija A 23 = - U

Šilumos kiekisK 2 , kurią dujos suteikia šaldytuvui izoterminio suspaudimo metu yra lygus suspaudimo darbui BET 3-4

2

Adiabatinio suspaudimo darbas

Darbas atliekamas žiediniu būdu

A = A 12 + A 23 + A 34 + A 41 = K 1 + A 23 - K 2 - A 23 = K 1 - K 2

ir yra lygus 1-2-3-4-1 kreivės plotui.

Šiluminis efektyvumas Carnot ciklas

Iš 2-3 ir 3-4 procesų adiabatinės lygties gauname

Tada

tie. efektyvumą Carnot ciklą lemia tik šildytuvo ir aušintuvo temperatūra. Norėdami padidinti efektyvumą reikia padidinti skirtumą T 1 - T 2 .

******************************************************* ******************************************************

Entropija yra termodinamikos sąvoka. Šios vertės pagalba nustatomas energijos išsklaidymo matas. Bet kuri sistema patiria konfrontaciją tarp šilumos ir jėgos lauko. Padidėjus temperatūrai, sumažėja tvarkos laipsnis. Norint nustatyti sutrikimo matą, įvedamas dydis, vadinamas entropija. Jis apibūdina energijos srautų mainų laipsnį tiek uždarose, tiek atvirose sistemose.

Entropijos pokytis izoliuotose grandinėse vyksta didėjimo kryptimi kartu su šilumos augimu. Šis sutrikimo matas pasiekia didžiausią reikšmę būsenoje, kuriai būdinga termodinaminė pusiausvyra, kuri yra pati chaotiškiausia.

Jei sistema atvira ir tuo pačiu nepusiausvyra, tai entropijos pokytis vyksta mažėjimo kryptimi. Šio mato vertė šiame variante apibūdinama formule. Norint jį gauti, sumuojami du kiekiai:
- entropijos srautas, atsirandantis dėl šilumos ir medžiagų mainų su išorine aplinka;
- chaotiško judėjimo sistemoje rodiklio pokyčio dydis.

Entropijos pokytis vyksta bet kurioje aplinkoje, kurioje vyksta biologiniai, cheminiai ir fiziniai procesai. Šis reiškinys realizuojamas tam tikru greičiu. Entropijos pokytis gali būti teigiama reikšmė – tokiu atveju yra šio rodiklio antplūdis į sistemą iš išorinės aplinkos. Pasitaiko atvejų, kai reikšmė, rodanti entropijos pokytį, apibrėžiama minuso ženklu. Tokia skaitinė reikšmė rodo entropijos nutekėjimą. Sistema gali būti Šiuo atveju pagamintos entropijos kiekį kompensuoja šio rodiklio nutekėjimas. Tokios situacijos pavyzdys yra būsena Tai nepusiausvyra, bet kartu ir stacionari. Bet kuris organizmas iš savo aplinkos pumpuoja entropiją, kuri turi neigiamą vertę. Netvarkos priemonės iš jo skyrimas gali net viršyti pajamų dydį.

Entropijos gamyba vyksta bet kuriose sudėtingose ​​sistemose. Evoliucijos procese jie keičiasi informacija. Pavyzdžiui, kai prarandama informacija apie jo molekulių erdvinį išsidėstymą. Vyksta entropijos didėjimo procesas. Jei skystis užšąla, mažėja molekulių išsidėstymo neapibrėžtis. Tokiu atveju entropija mažėja. Skysčio aušinimas sumažina jo vidinę energiją. Tačiau kai temperatūra pasiekia tam tikrą vertę, nepaisant šilumos pašalinimo iš vandens, medžiagos temperatūra išlieka nepakitusi. Tai reiškia, kad prasideda perėjimas prie kristalizacijos. Entropijos pokytį tokio tipo izoterminio proceso metu lydi sistemos atsitiktinumo matavimo sumažėjimas.

Praktinis metodas, leidžiantis medžiagos lydymosi šilumą, yra atlikti darbus, kurių rezultatas yra kietėjimo diagramos konstravimas. Kitaip tariant, remiantis tyrimo metu gautais duomenimis, galima nubrėžti kreivę, kuri parodys medžiagos temperatūros priklausomybę nuo laiko. Tokiu atveju išorinės sąlygos turi likti nepakitusios. Entropijos pokytį galima nustatyti apdorojant eksperimento rezultatų grafinio atvaizdavimo duomenis. Tokiose kreivėse visada yra atkarpa, kurioje linija turi horizontalų tarpą. Šį segmentą atitinkanti temperatūra yra kietėjimo temperatūra.

Bet kurios medžiagos pokytis, lydimas perėjimo iš kietos medžiagos į skystą, esant aplinkos temperatūrai, lygiai ir atvirkščiai, vadinamas pirmojo tipo fazės pokyčiu. Taip keičiasi sistemos tankis, jos ir entropija.

Entropija

Sistemos entalpijos pokytis negali būti vienintelis spontaniško cheminės reakcijos įgyvendinimo kriterijus, nes daugelis endoterminių procesų vyksta spontaniškai. To pavyzdys yra kai kurių druskų (pavyzdžiui, NH 4NO 3) ištirpimas vandenyje, lydimas pastebimo tirpalo aušinimo. Būtina atsižvelgti į dar vieną veiksnį, lemiantį galimybę spontaniškai pereiti iš labiau tvarkingos į mažiau tvarkingą (labiau chaotišką) būseną.

Entropija (S) yra termodinaminės būsenos funkcija, kuri naudojama kaip sistemos sutrikimo (sutrikimo) matas. Endoterminių procesų atsiradimo galimybę nulemia entropijos pasikeitimas, nes izoliuotose sistemose spontaniškai vykstančio proceso entropija didėja Δ S > 0 (antrasis termodinamikos dėsnis).

L. Boltzmann apibrėžė entropiją kaip termodinaminę sistemos būsenos (sutrikimo) tikimybę W. Kadangi dalelių skaičius sistemoje yra didelis (Avogadro skaičius N A = 6,02∙10 23), tada entropija yra proporcinga sistemos būsenos termodinaminės tikimybės natūraliajam logaritmui W:

1 molio medžiagos entropijos matmuo sutampa su dujų konstantos matmeniu R ir yra lygus J∙mol –1∙K –1. entropijos pokytis *) negrįžtamuose ir grįžtamuosiuose procesuose pateikiami santykiai Δ S > K / T ir Δ S = K / T. Pavyzdžiui, lydymosi entropijos pokytis yra lygus lydymosi šilumai (entalpijai) Δ S pl = Δ H pl/ T pl Cheminės reakcijos atveju entropijos pokytis panašus į entalpijos pokytį

*) terminas entropija buvo įvestas Clausius (1865) per santykį Q/T (sumažinta šiluma).

Čia Δ S° atitinka standartinės būsenos entropiją. Paprastų medžiagų standartinės entropijos nėra lygios nuliui. Skirtingai nuo kitų termodinaminių funkcijų, idealiai kristalinio kūno entropija esant absoliučiam nuliui yra lygi nuliui (Plancko postulatas), nes W = 1.

Medžiagos ar kūnų sistemos entropija tam tikroje temperatūroje yra absoliuti reikšmė. Lentelėje. 4.1 rodo standartines entropijas S° kai kurios medžiagos.

Junginys (J∙mol –1∙K –1) Junginys (J∙mol –1∙K –1) C(t) deimantas C(t)grafitas izo-C 4H 10 (g)

4.1 lentelė. Kai kurių medžiagų standartinės entropijos.

Iš lentelės. 4.1 iš to išplaukia, kad entropija priklauso nuo:

• Suminė medžiagos būsena. Entropija didėja pereinant iš kietos į skystą ir ypač į dujinę būseną (vanduo, ledas, garai).
• Izotopinė sudėtis (H 2O ir D 2O).
• To paties tipo junginių (CH 4, C 2H 6, n-C 4H 10) molekulinė masė.
• Molekulių struktūros (n-C 4H 10, izo-C 4H 10).
• Kristalinė struktūra (alotropija) – deimantas, grafitas.

Galiausiai, pav. 4.3 iliustruoja entropijos priklausomybę nuo temperatūros.

Vadinasi, kuo daugiau, tuo aukštesnė temperatūra, pasireiškia sistemos polinkis į netvarką. Sistemos entropijos pokyčio pagal temperatūrą sandauga TΔ S kiekybiškai įvertina šią tendenciją ir yra vadinamas entropijos faktorius.

Užduotys ir testai tema "Cheminė termodinamika. Entropija"

• Cheminiai elementai. Cheminių elementų požymiai - Pradinės chemijos sampratos ir teorinės idėjos 8–9 kl

  Pamokos: 3 Užduotys: 9 Testai: 1