Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
2. Два начала термодинамики; энтропия и негэнтропияA. Сохранение энергии. B. Принцип Карно. По Кельвину этот принцип означает деградацию энергии. Энергия высокого качества (high grade) — это механическая и электрическая энергия. Энергия среднего качества — это химическая энергия. Энергия низкого качества — это тепло. Общее количество энергии остается неизменным в замкнутой изолированной системе. Преобразования или химические реакции внутри системы не изменяют качества энергии при обратимых преобразованиях. Необратимые преобразования понижают качество. Качество энергии может быть точно определено через отрицательную энтропию (-S). Согласно второму началу энтропия всегда возрастает, или по крайней мере остается неизменной, так что отрицательная энтропия всегда убывает. Определение энтропииЕсли система получает количество тепла
Т — абсолютная температура (по Кельвину). В градусах Цельсия
Несколько типичных случаев послужат примерами. Рассмотрим две соприкасающиеся системы А и В, могущие обмениваться работой и теплом. Будем считать, что система АВ изолирована от своего окружения. Некоторое преобразование приводит к следующим условиям:
Полная энергия системы АВ остается неизменной. Примеры необратимых преобразованийПоток тепла от горячего тела к холодному: Работа не совершается: Переданное тепло:
Общая энтропия возросла. Трение, вязкое демпфирование:
Общая энтропия возросла. Полная энергия, содержащаяся в системе, может быть определена, если мы знаем построение системы из ее составных частей (энергия которых предполагается известной) и если мы учтем совершенную при построении работу и выделившееся тепло. Полная энергия U есть функция всех физических и химических параметров, определяющих систему. Если система может быть построена путем последовательных обратимых преобразований, то полная энтропия S системы определяется как
т. е. как сумма энтропий, связанных с каждым обратимым шагом преобразования. Негэнтропия «Весьма желательно иметь слово, выражающее способность тепла, запасенного в некотором складе, произвести работу; термин для возможности, утеря которой называется рассеянием. К сожалению, превосходное слово энтропия, которое Клаузиус ввел в связи с этим, было им применено в отрицательном смысле по отношению к понятию, которое нам естественно хочется выразить. Но мы лишь смутили бы учащегося, если бы попытались выдумать новый термин для этой цели. Вместе с тем надобность в такого рода термине будет очевидна из прекрасных примеров, следующих ниже». Изолированная система обладает негэнтропией, если она обнаруживает возможность совершения механической или электрической работы: если система не имеет однородной температуры, а состоит из различных частей с различными температурами, она содержит некоторое количество негэнтропии. Негэнтропия может быть использована для получения некоторой механической работы, совершаемой системой, или она может быть просто рассеяна и потеряна вследствие теплопроводности. Разность давлений в различных частях системы является другим случаем негэнтропии. Разность электрических потенциалов представляет еще один пример. Сосуд со сжатым воздухом в комнате при атмосферном давлении, откачанный сосуд в такой же комнате, заряженная батарея, любое устройство, которое может производить энергию высокого качества (механическую работу) или деградировать в результате какого-либо необратимого процесса (теплопроводность, электрическое сопротивление, трение, вязкость), есть источник негэнтропии. Важность рассмотрения отрицательной энтропии была подчеркнута Шредингером в его интереснейшей книге «Что такое жизнь». Если живой организм нуждается в пище, то лишь из-за негэнтропии, которую он может получить из пищи и которая необходима для восполнения потерь на совершенную механическую работу или вследствие процессов деградации в живом организме. Энергия, содержащаяся в пище, не имеет существенного значения, так как она сохраняется и никогда не теряется; важную роль играет именно негэнтропия.
|
1 |
Оглавление
|