Бақылау сұрақтары. 1. Термодинамика екінші заңының математикалық формуласы

1. Термодинамика екінші заңының математикалық формуласы

2. Карно циклінің теоремалары

3. Қайтымды, қайтымсыз процестер

Лекция

Байланыс энергиясы және энтропия.

Жоспар

1. Гиббс Гельмгольц теңдеуі. Термодинамиканың негізгі функциялары. Изохора-изотермиялық және изобара-изотермиялық потенциалдар.

2. Химиялық процестің жұмысы. Химиялық процестің бағыты. Тепе-теңдік жағдайы.

3. Химиялық қосылыстың тұрақтылығы. Химиялық реакция кезіндегі термодинамика күйлерінің өзгерісі.

Энтропия

(IV.2) - теңдеуді алатын болсақ Карно машинасында қыздырғыш пен суытқыштың келтірілген жылулары бір-біріне тең. Бұл теңдеуді түрлендірсек:

Q₁ / -T₁ / -Q₂ /T₂ =0 (IV.5)

Жылу машинасының температурасы мен оның жылу көзінің температурасы бірдей болса, онда бұлар бір-бірімен термиялық тепе-теңдікте болып, жүйеде ешбір процесс жүрмейді. Температу­ра айырмасы өте аз санға тең болған жағдайда жылу ауысу процесі термиялық тепе-тендікке өте жақын өтеді. Бұндай процесс квазистатикалық процесс деп аталады. Бұл ұғымды ең алғаш ұсынған Каратеодори (Квази - quasi - латынша болған сияқты мыс).

Берілген бір қайтымды циклді өте көптеген Карно циклдеріне бөлейік (14-сурет). Ол үшін көптеген адиабаталар мен изотермалар жүргіземіз. Сонда әрбір циклдегі жылу Q₁ , ₂ , ₃... болады да барлық келтірілген жылулардың қосындысы (IV.5)-теңдеу бойынша нольге тең болады, демек:

(IV.6)

Математика тілінде мұндай қосындының шегі тұйық интегралға тең болады:

(IV.7)

Бұл интеграл қайтымды циклдер үшін Клаузиус интегралы деп аталады. Осыдан мынадай қорытынды шығады: қайтымды циклда келтірілген жылулардың қосындысы нольге тең. Мұны квазистатикалық процестер үшін екінші заңның беретін анықтамасы деуге болады.

Тұйық интеграл нольге тең болса интегралдың астындағы шамаға сәйкес қандай да бір функция болуға тиіс. Және бұл функция күй функциясы болады. Бұл функцияны S - деп белгілейік. (IV.7)-теңдеудегі интегралдың астындағы өрнекті S - күй функ­циясы деп белгілесек, оның толық дифференциалы:

dS=dQ/T. (IV.8)

Бұл толық дифференциалдың Т₁ мен Т₂ температуралар аралығындағы интегралы төмендегідей табылады:

S₁ –S₂= S= Q / Т (IV.9)

S - функциясын ең алғаш ұсынған Клаузиус. Ол бұл функция­ны энтропия деп атады. Энтропия дифференциалды тендеуден табылады, бұл жерде оны есептеу үшін интегралдау тұрақтысы қажет. Сондықтан термодинамиканың бірінші және екінші заңының көмегімен энтропияның абсолютті мәнін емес, тек оның өзгерісін S анықтаймыз. (ІV.9)-теңдеудің термодинамиканы онан әрі дамытуда маңызы зор болды. Сөйтіп Клаузиус энтропия деген функцияны ашты, соның нәтижесінде теплород туралы теорияның дұрыс еместігін дәлелдеуі және Карно циклінің п.ә.к. басқа да жолдармен анықтауға болатынын тапты.