Роль энтропии в производстве работы

Разглядим некую циклическую машину (рис.). В качестве теплоприемника может выступать окружающая атмосфера, температуру которой считаем неизменной. Пусть рабочее тело получает от теплоотдатчика в форме теплоты энергию .

Термическая машина превратит в работу часть этой энергии, при этом

.

Температура теплоотдатчика может изменяться, при всем этом он перебегает из некого состояния 1 в 2. В данном случае порции Роль энтропии в производстве работы теплоты сообщаются рабочему телу при различной температуре , как следует

.

Можем записать: , где – простое количество теплоты, которое теплоотдатчик получает от рабочего тела. Тогда

,

где – изменение энтропии теплоотдатчика в случае, если состояния 1 и 2 соединяются при помощи некого обратимого процесса.

, т.е. энтропия миниатюризируется.

Таким макаром, в работу преобразуется только часть энергии Роль энтропии в производстве работы , которая сообщается рабочему телу в форме теплоты, при этом отличие тем больше, чем больше при всем этом уменьшилась энтропия системы, выступающей в качестве теплоотдатчика. Т.е. энтропия системы, за счет энергии которой совершается работа, накладывает предел на получение наибольшей работы.

Понятие о термодинамических потенциалах

Вместе с энтропией употребляют ряд других Роль энтропии в производстве работы, связанных с ней функций состояния системы. Более важны из их:

1. – внутренняя энергия;

2. – энтальпия;

3. – свободная энергия (функция Гельмгольца);

4. – функция Гиббса.

Данные функции состояния являются термодинамическими потенциалами. Это следует из того, что при сбалансированных процессах, в каких остаются неизменными некие из характеристик системы, убыль термодинамических потенциалов равна совершаемой системой работе Роль энтропии в производстве работы.

Покажем это, используя 1-ое начало термодинамики .

1. Внутренняя энергия .

При адиабатическом процессе имеем: .

2. Энтальпия .

В самом общем случае совершаемую системой простую работу можно представить в виде:

,

где – работа, не связанная с конфигурацией объема системы (к примеру, работа против сил поверхностного натяжения, работа по перемещению зарядов в электронном поле и т.д.).

Тогда 1-ое Роль энтропии в производстве работы начало имеет вид:

.

Отсюда при одновременном выполнении критерий и получим:

.

3. Свободная энергия .

Для обратимых процессов: .

При получим: .

Тогда , т.е. внутреннюю энергию системы можно поделить на две части. Одна из их – свободная энергия – может быть преобразована в работу при обратимом изотермическом процессе и в этом смысле является Роль энтропии в производстве работы «свободной». 2-ая, равная , в том же процессе не может быть преобразована в работу и именуется связанной энергией.

Для термодинамической системы, находящейся при неизменных температуре и объеме, . При необратимом процессе , т.е. свободная энергия может только убывать, потому условием равновесия таковой системы будет условие минимума свободной энергии.

4. Функция Гиббса .

С Роль энтропии в производстве работы учетом работы, не связанной с конфигурацией объема системы:

.

Тогда .

Отсюда при и имеем:

.

Зависимость давления насыщенного пара

От температуры

Чтоб проинтегрировать уравнение Клапейрона-Клаузиуса, найдём поначалу зависимость теплоты испарения от температуры, т.е. L(T).

К состоянию пара при температуре Т от воды при температуре Т0 можно придти 2-мя способами Роль энтропии в производстве работы.

1-ый метод: улетучить жидкость при температуре Т0 и подогреть пар при неизменном давлении до температуры Т. Затрачиваемая на 1 моль энергия равна:

2-ой метод: жидкость подогреть до Т, а потом улетучить.

Исходные и конечные состояния в обоих методах схожи, потому

В уравнении Клапейрона-Клаузиуса можно пренебречь молярным объёмом воды по сопоставлению Роль энтропии в производстве работы с молярным объёмом газа:

« , где .

Не считая того, для пара предполагаем выполнение уравнения

Тогда .

Таким макаром, давление насыщенного пара для фазового перехода жидкость–газ определяется формулой:

, где А, B, С – неизменные.


rol-kommunikacii-v-organizaciyah.html
rol-kommunikacij-v-upravlenii-organizacij.html
rol-kompyuternih-tehnologij-v-obuchenii-inostrannomu-yaziku-na-srednem-etape-kursovaya-rabota.html