Второй закон термодинамики. Функция состояния -энтропия. Расчет изменения энтропии при изобарном и изохорном процессах, при изотермическом расширении идеального газа, при смешении идеальных газов.

Другие предметы Университет Термодинамика второй закон термодинамики функция состояния энтропия расчет изменения энтропии Изобарный процесс изохорный процесс изотермическое расширение Идеальный газ смешение идеальных газов Новый

Второй закон термодинамики утверждает, что в любом спонтанном процессе энтропия изолированной системы всегда увеличивается или остается постоянной. Энтропия – это функция состояния, которая количественно характеризует степень беспорядка в системе. Она обозначает количество микросостояний, соответствующих данному макросостоянию системы.

Теперь давайте рассмотрим, как рассчитывается изменение энтропии в различных термодинамических процессах.

1. Изобарный процесс (постоянное давление)

При изобарном процессе изменение энтропии можно рассчитать по следующей формуле:

ΔS = Q / T

где:

• ΔS – изменение энтропии;
• Q – количество теплоты, переданное системе;
• T – температура в Кельвинах.

Для идеального газа при изобарном процессе количество теплоты можно выразить через теплоемкость при постоянном давлении (Cp):

Q = n * Cp * ΔT

где n – количество вещества, а ΔT – изменение температуры. Подставляя это в формулу, получаем:

ΔS = n * Cp * ΔT / T

2. Изохорный процесс (постоянный объем)

При изохорном процессе изменение энтропии рассчитывается аналогично:

ΔS = Q / T

Но в данном случае количество теплоты определяется через теплоемкость при постоянном объеме (Cv):

Q = n * Cv * ΔT

Таким образом, изменение энтропии будет равно:

ΔS = n * Cv * ΔT / T

3. Изотермическое расширение идеального газа

При изотермическом процессе (T = const) для идеального газа изменение энтропии можно рассчитать следующим образом:

ΔS = n * R * ln(Vf / Vi)

где:

• R – универсальная газовая постоянная;
• Vi и Vf – начальный и конечный объем газа соответственно.

4. Смешение идеальных газов

Когда два идеальных газа смешиваются, изменение энтропии можно рассчитать по формуле:

ΔS = n1 * R * ln(Vf / Vi) + n2 * R * ln(Vf / V2)

где n1 и n2 – количество вещества первого и второго газа, а V1 и V2 – их объемы до смешивания. Важно помнить, что при смешении газов происходит увеличение энтропии, так как система становится более беспорядочной.

Таким образом, изменение энтропии зависит от типа процесса и может быть рассчитано с использованием различных формул, учитывающих количество теплоты, температуру и объемы газов.