Энтропия

Анализ формулирования второго закона термодинамики показывает, что все они характеризуют направление и границы течения самопроизвольных процессов, которые происходят без затраты энергии, например: расширение газа, охлаждение горячего тела до температуры окружающей среды и тому подобное.

Второй закон термодинамики утверждает, что в круговом процессе невозможно полностью превратить тепло в работу, вероятность того, что хаотическое тепловое движение молекул полностью перейдет в направленное движение, очень малая. Напротив, направленное движение молекул может полностью перейти в хаотический (работа может полностью перейти в теплоту). Это является причиной того, что разные виды энергии стремятся перейти в теплоту, а теплота передается более холодным телам. Такие процессы являются самостоятельными, они характеризуются необратимостью и протекают с рассеиванием тепловой энергии. Для количественной оценки этого явления немецким физиком Р. Клаузиусом была введена новая термодинамическая функция, которую он назвал энтропией и пометил буквой S.

Энтропия является мерой рассеянной (обесцененной) энергии. Чем большая величина энтропии, тем меньшая часть энергии может превратиться в работу, то есть энтропия выступает как мера необратимости процесса. самопроизвольно могут осуществляться лишь те процессы, в которых энтропия растет:

dS > 0.

Энтропия является также мерой неустроенности или термодинамической вероятности состояния системы. Термодинамической вероятностью называют число микросостояний, которые отвечают данному макросостоянию системы. Чтобы найти термодинамическую вероятность состояния системы, нужно вичислить число комбинаций, посредством которых можно осуществить в ней данное пространственное распределение частиц. Каждому состоянию термодинамической системы отвечает определенное значение энтропии, которое тем больше, чем большая вероятность данного состояния системы.

Следовательно, энтропия пропорциональная термодинамической вероятности системы, чем большим количеством микрочастиц представлена данная система, тем больше вариантов их распределения, по которым может быть достигнуто данное микросостояние и тем больше значение энтропии.

Таким образом, энтропия характеризует ту часть энергии, которая не превращается в работу.

Дата добавления: 2015-08-10