Энтропия в термодинамике — это что? Описание, теория и примеры

Опубликованно 17.12.2018 06:35

Понятие энтропии в термодинамике — это достаточно важный и в то же время сложный вопрос, так как существуют различные точки зрения для его интерпретации. Мы описываем энтропии подробно в статье, а также примеры процессов, где она играет ключевую роль. Значение понятия

Разговор энтропии более логично начать с его определения. Таким образом, энтропия в термодинамике-это обширная физическая величина, которая отражает число микроскопа описывает microsystems. Другими словами, энтропия отражает уровень организации: более разнородна, то, что меньше его энтропия.

Важно понять два свойства энтропии: Экстенсивность. Это значение зависит от размера системы и массой вещества, которая на ней находится. Например, если подсчитать количество энтропии для каждого из двух емкостей с водородом объемы V1 и V2, в котором газ с давлением P и температурой T, в результате соединения этих сосудов между тотальной энтропии равна их сумма. Энтропия в термодинамике является функцией состояния системы. Это означает, что говорить с этого ранга, вы можете только тогда, когда система находится в равновесии, термодинамике. При этом энтропия не зависит от истории изменения этой системы, это не важно, каким образом он пришел к этой закончил это состояние. То, что определяет энтропию?

Другими словами, то, для чего она была введена в физику? Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно рассмотреть простой опыт: всем известно, что, если вы принимаете холодный прут металла и вступить в контакт с той же палочкой, но нагревается до определенной температуры, а затем с течением времени горячее тело охлаждается, а холодное – нагреваться. Никто никогда не наблюдал обратного процесса. Направление утечки рассмотрел явление описывается с помощью понятия "энтропия".

Все изолированная система, предоставленная сама себе, всегда стремится принять наиболее вероятное состояние. Это состояние характеризуется хаотическим и равномерное распределение элементов, составляющих систему, и понимается как состояние с максимальным значением энтропии. Интерпретация статистики

В конце XIX — начале ХХ века австрийский физик Людвиг Больцман разработал новое направление физики, которое получило название статистической механики. В этой новой науке, он ввел понятие абсолютной энтропии, что ученый представил в виде: S = k*ln(?), где k-постоянная Больцмана, ? — число возможных состояний системы.

Обратите внимание, что в физике абсолютное значение энтропии, мало кто интересуется, потому что все математические формулы, которые учитывают физические ценности включают в себя, в частности, изменить. Обратимые процессы в термодинамике

Другое определение энтропии в термодинамике-это связь с энергией, которая никоим образом не может быть переведен в полезную работу, например, в механике. Известно, что эта энергия существует в виде тепла в данной системе, но для практического использования она непригодна.

Например, двигатель внутреннего сгорания, работает с некоторой ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ (многие люди, возможно, никогда не думал, но двигателей, которые находятся внутри их автомобилей, только около 20% до 25%), который никогда не будет равна 100 %, так совершенны были технологии. Это происходит потому, что в результате термодинамического процесса горения энергии (в данном случае) теряется на разогрев деталей и трение. Процесс сгорания топлива является прекрасным примером увеличением энтропии.

В середине XIX века немецкий ученый Рудольф Положения, на основе анализа различных термодинамических процессов, ввел понятие "энтропия системы" и можно было математически выразить в виде следующего выражения: dS = ?Q/T, здесь dS — изменение энтропии системы, ?Q — изменение энергии, которое произошло в результате этого процесса, T-абсолютная температура. Отсюда мы заключаем, что единицы измерения dS в c-J/K.

Выше формулы энтропии термодинамики справедливы только для обратимых процессов, то эти переходы, которые могут происходить в прямом и обратном направлении, при изменении внешних условий. Например, если вы нажимаете на газ, расположенный в цилиндре с помощью силы, а затем остановить действия этой силы, газ, который восстановит ее первоначальный объем (состояние).

Таким образом, в соответствии с уравнением Положения, изменение энтропии в ходе процесса реверсивный в связи с изменение энергии между государствами-начальные и конечные абсолютной температуре. Изотермический и диабетом обратимые процессы

Изотермический процесс-это особый случай, который предполагает, что цели начального состояния системы имеют одинаковую температуру. По формуле Положения, в результате обратимого изотермического процесса изменение энтальпии системы будет в точности равна количеству тепла, которое она обменивается с окружающей среды, деленная на температуру.

Примером такого процесса является расширение идеального газа эффект принятых от него тепло снаружи. Мощность ввода энергии в этом случае тратится на выполнение механической работы (расширение), и температура газа остается постоянной.

Рассматривая понятие энтропии, также стоит помнить, диабетик процесс, который относится к любой передаче в изолированной системой, то в ней сохраняется внутренняя энергия. Если этот процесс является обратимым, в соответствии с формулой dS = ?Q/T = 0, так как ?Q = 0 (нет теплообмена с окружающей средой). Необратимые процессы

Примеры рассмотрены различные процессы могут только приближение считается обратимым, так как всегда есть различные потери тепла. В нашей Вселенной почти все процессы являются необратимыми. Для них сформулирован 2 закон термодинамики, и энтропия играет важную роль. Вот формула: dS??Q/T , что он сказал фразу: согласно второму закону термодинамики, энтропия в результате необратимый процесс всегда возрастает (см. знак ">" в выражении).

Таким образом, подобно тому, что энергия не может быть создана из ничего и не может исчезнуть без следа, второй закон термодинамики показывает, что энтропия может быть создана, но не может быть уничтожена (постоянно увеличивается). История

Как было сказано выше, об энтропии физики стали задумываться только в середине XIX века. Причина этого объясняется тем, что первые паровые машины имели очень низкую ЭФФЕКТИВНОСТЬ (в начале XVIII века, типичной стоимости этих машин было 2 %). Это энтропия понимается как "атомизация" тепловой энергии в течение термодинамического процесса.

Слово "энтропия", вошли Положения, с древнегреческого языка означает "изменение, преобразование", что подчеркивает его важность для описания проходящих процессов. Энтропии и тепловой смерти Вселенной

Согласно 2-го закона термодинамики, энтропия во Вселенной постоянно растет. Это означает, что, в конце концов, она достигает своего максимального значения, когда вещество с однородной скоростью, и температура стабилизируется в пространстве. Эта гипотеза была выдвинута же Положения и получил название тепловой смерти Вселенной.

Поняла ли она, в действительности, зависит от области применения термодинамики. Тот факт, что на микроуровне, когда рассматривает молекул и атомов, энтропия в термодинамике-это глупо ценность, потому что сами законы этой отрасли физики перестают работать. Предполагается, что те же ограничения по их применимости существуют, когда масштабы системы достигает бесконечного значения, то размеры Вселенной. Автор: Валерий Савельев 15 Сентября 2018 Года

Категория: Культура