Текстови на знаење; Ентропија јас
хонорарен уредник и автор
Текстови на знаење
Познавање физика
Ентропија јас
Ентропијата на затворен систем не се намалува само по себе.
- физика.
Wissenstexte.de - оптика
- механика
- Електричен-
магнетизам - Структура на материјата
- земјата
- термодинамика
- Ентропија јас
- Ентропија II
- Притисок на пареа
- Хипотермија
- П, Т, В.
- Карно
- Спроводливост на топлина
- Парна машина
& Ко.
- Сето ова …
1-ви и 2-ри закон за термодинамика - граници на конверзија на енергија
Да може да се користи истата енергија одново и одново - тоа би било убаво. Во извесна смисла, можете повторно да ја соберете топлинската енергија и да ја користите за повторно да ја загреете просторијата. Но, знаеме дека тоа не е можно и дека има нова сметка за гас секоја година.
Првиот закон за термодинамика - на Закон за зачувување на енергијата - само се дефинира „целокупната рамнотежа“, т.е. фактот дека вкупната енергија на затворениот систем не смее да се зголемува или намалува. Забранува енергија да не се создава (или да исчезнува) во ништо и таа работа може да се заврши без да се користи енергија. Дефинитивно против тоа вториот закон за термодинамика, до кој степен кои форми на енергија можат да се трансформираат една во друга и кои процеси се одвиваат спонтано. Топлинската енергија не може целосно да се претвори во други форми на енергија; останатата количина на топлина секогаш се ослободува во околината без да се користи. Топлината што се снабдува со парна машина не може целосно да се претвори во механичка енергија за движење на клипот, а дел од тоа се „гази“ неискористена во околината.
Реверзибилни и неповратни процеси
Во природата, сите процеси се неповратни. Како и да е, повратните процеси повремено се користат во експерименти со мисла. Еден таков мисловен експеримент е циклусот Карно, во кој машина зема топлина од високотемпературна продавница за топлина во четири реверзибилни чекори и добива работа. Сепак, не целата апсорбирана топлина може да се претвори во работа. Дел од топлината е неискористена и се пренесува во втор резервоар за складирање на топлина на пониска температура.
Значи, тоа веќе важи за реверзибилни процеси дека топлината не може целосно да се претвори во работа - дури и ако нема загуби од триење!
Со машини кои работат неповратно, работата добиена од топлината е уште помала; повеќе топлина се губи неискористена поради триење или загуби на зрачење отколку со машини кои работат реверзибилно.
Точната формулација на вториот закон за термодинамика е: Не е можно да се изгради периодично работна машина, чиј единствен ефект е да се изврши механичка работа и ладење на акумулаторот на топлина. (Периодично работна машина, на пример, би била циклус како циклусот на Карно.)
Ние веќе знаеме втора формулација на вториот закон од секојдневниот живот: Топлината не може да помине од постудено тело на потопло само по себе. Шолја чај секогаш ќе се олади сама по себе и никогаш не апсорбира топлина од воздухот и ќе стане потопла. Ако топлината помине сама по себе од поладно на потопло тело, може, на пример, да се користи топлинската енергија на океаните и да има квази неисцрпен извор на енергија.
Ентропија и Втор закон за термодинамика
Ако додадете топлина (Q) на системот, ова исто така ја зголемува неговата ентропија (S). Следното се однесува на реверзибилни процеси:
dS = dПовратна/Т.,
односно промената на ентропијата dS е пропорционална на додадената или отстранета топлина dQ и обратно пропорционална на температурата T на која тоа се случува. Колку повеќе топлина се снабдува, толку повеќе се зголемува ентропијата на телото. Ако на ладно тело се примени иста количина на топлина како и топлото, ентропијата во ладното тело се зголемува повеќе.
Ако се појави триење на топлина во неповратен процес, ова предизвикува дополнително зголемување на ентропијата. Ова значи дека вкупното зголемување на ентропијата е поголемо (или, во случај на дисипација на топлина, вкупното намалување на ентропијата е помало) отколку во реверзибилниот случај и равенката станува:
dS> dПовратна/Т.
Дозволете ни сега да разгледаме а термички затворен систем, нема размена на топлина со околината и dQ е нула. Ова значи дека dS = 0 за реверзибилни процеси, и dS> 0 за неповратни, т.е. реални процеси.
Ова е трета - а можеби и најпозната - формулација на 2-риот закон за термодинамика:
Ентропијата на затворен систем не се намалува само по себе.
Ова значи дека ентропијата воопшто не може да се намали во затворените системи - затоа што намалувањето на ентропијата во системот може да се спроведе само со надворешно влијание, а тоа е точно исклучено во затворените системи.
Во реверзибилни процеси, во кои не се создава триење на топлина, ентропијата останува постојана во затворените системи. Сепак, бидејќи во реалноста нема реверзибилни процеси, овој случај е доста теоретски. Со сите реални процеси, ентропијата во затворените системи може да се зголеми само по себе.
Во затворените системи, само спонтани процеси, т.е. процеси што можат да се одвиваат самостојно, можат да се одвиваат - надворешните влијанија се исклучени. Според вториот закон, само оние процеси можат спонтано да се појават во кои се зголемува ентропијата; и тоа го прави сè додека не се постигне рамнотежа и процесот не дојде до ќор-сокак. Тогаш ентропијата има своја максимална вредност. Тогаш веќе ништо не се случува - и ако нема процеси, ниту ентропијата не се менува.
Вториот закон ја дефинира насоката во која процесите се одвиваат спонтано - имено во насока на зголемување на ентропијата. Свртувањето на овие процеси не се случува само по себе. Ова е причината зошто можете да кажете дали филмот работи напред или назад - вака ентропијата создава временска оска.
Ентропија и нарушување
Донекаде лабавиот начин на колоквијално изедначување на ентропијата со нарушувањето е донекаде проблематичен. Слично е замисливо дека гасот во кој честичките диво летаат едни околу други е понеуреден од кристалот во кој честичките седат цврсто на нивните решетки. Но, всушност не станува збор за ентропија.
Сл. 1а ¦ Младинска противпожарна единица со ниска ентропија Наслов Постојат многу помалку можности за редење на припадниците на противпожарната бригада на младите од областа Росток во формацијата „ЈФ ЛРО“ ... Крај на натписот Сл. 1б ¦ Младинска противпожарна единица со висока ентропија Наслов ... отколку да ги збркам сите. Затоа оваа состојба има многу поголема ентропија од онаа на сликата погоре (објаснување во следниот текст).
Фотографиите се направени за време на годишниот натпревар „Игри без граници“ организиран од млади противпожарни единици во областа Росток. (Извор: Kreisfeuerwehrverband Landkreis Rostock) Крај на насловот
Макроскопски, распоредот на една честичка во ладниот кристал е спротивен на многу, многу во течноста. Значи, ако еден куп честички се случи да биде во состојба, многу поверојатно е дека станува збор за течност отколку кристал. Ако случајно и слепо одберете еден од вреќа со 1.000.000 црвени и зелени чорапи, скоро сигурно ќе биде црвена.