Разделы >> "Понятие приведенной теплоты, ее независимость от пути перехода при квазистатическом процессе: dQ/T=0 "

Основные понятия

Квазистатический процесс- процесс, происходящий столь медленно, что термодинамическая система в течение всего процесса остаётся близкой к состоянию равновесия. Термодинамика рассматривает квазистатический процесс как равновесный процесс.
Термодинамическое равновесие – характеризуется равенством температуры, давления и др. макроскопических параметров системы, всех ее частей и максимумом энтропии системы в целом (в условиях, если система не вращается, и на нее не действуют внешние поля). Любая изолированная система в течение времени достигает состояния термодинамического равновесия.
Равновесный процесс – это идеальный процесс, при котором характерное изменение внешних условий намного больше времени релаксации системы.

Законы, принципы и соотношения

Понятие приведенной теплоты, ее независимость от пути перехода при квазистатическом процессе: dQ/T=0

1°. Отношение количества теплоты Q, полученной телом в изотермическом процессе, к температуре Т теплоотдающего тела называется приведенным количеством теплоты Q^*, т. е.

.
При нагревании тела (Q>0) Q* положительно, при охлаждении (Q<0) Q* отрицательно. Приведенное количество теплоты, сообщенное телу на бесконечно малом участ- ке произвольного процесса, равно

,
где Т — температура соответствующего теплоотдающего тела. (В случае обратимого процесса Т совпадает с температурой самого тела, совершающего этот процесс). Приведенное количество теплоты Q*1-2 для произвольного участка 1 -> 2 процесса C₁C₂:

.
2°. Приведенное количество теплоты Q^*_обр, которое сообщается телу в любом обратимом круговом процессе, равно нулю:

.
Здесь Т— температура, при которой телу сообщается элементарное количество теплоты δQ. Из предыдущего выражения следует, что функция

является полным дифференциалом некоторой функции S [в отличие от δQ, которое не является полным дифференциалом]

Однозначная функция состояния S, полный дифференциал которой определяется последней формулой, называется энтропией тела. Из формулы видно, что dS и δQ имеют одинаковые знаки. Следовательно, по характеру изменения энтропии можно судить о том, в каком направлении происходит теплообмен. При нагревании тела (δQ>0) его энтропия возрастает (dS>0). Если тело охлаждается (δQ<0), то его энтропия убывает (dS<0). Пример. Полный дифференциал энтропии идеального газа выражается фор- мулой:

где М — масса газа, μ — его молярная масса, C_Vμ— молярная тепло емкость газа при постоянном объеме, R-— универсальная газовая по- стоянная, Т — температура газа, V — его объем. Этот результат по- лучается при использовании первого начала термодинамики для δQ с учетом уравнения Менделеева — Клапейрона. Изменение ΔS_1->2 энтропии идеального газа при переходе его из состояния 1 в состояние 2 не зависит от вида процесса перехода 1 -> 2: