Lihtsamalt öeldes termodünaamika teine ​​seadus. Soojustehnika alused

Spontaansed (spontaansed) protsessid mida kirjeldavad järgmised omadused:

1. Kõik looduslikud spontaansed protsessid kulgevad ühes suunas, see tähendab, et neil on ühesuunaline suund. Näiteks kuuma keha soojus läheb üle külmale; gaasid kipuvad hõivama suurima mahu.

2. Osa energiast läheb üle soojuseks, st süsteem läheb korrastatud olekust osakeste juhusliku soojusliku liikumisega olekusse.

3. Spontaanseid protsesse saab kasutada kasuliku töö tegemiseks. Transformatsiooni edenedes kaotab süsteem oma töövõime. Tasakaalu lõppseisundis on sellel kõige väiksem energiahulk.

4. Süsteemi ei saa taastada algsesse olekusse ilma endas või keskkonnas muudatusi tegemata. Kõik spontaansed protsessid on termodünaamiliselt pöördumatud.

5. Spontaanses protsessis on algseisund iga järgneva olekuga võrreldes vähem tõenäoline ja lõppseisundiga võrreldes kõige vähem tõenäoline.

Mittespontaansed protsessid jätkata töö maksumusega; sel juhul süsteem eemaldub tasakaaluolekust (näiteks gaasi kokkusurumine, elektrolüüs).

Termodünaamika teine ​​seadus on postulaat. Sellel on statistiline iseloom ja see on rakendatav paljude osakeste süsteemide jaoks.

Termodünaamika teisel seadusel on järgmised sõnastused:

1. Soojus ei saa iseeneslikult üle kanda vähem kuumenenud kehalt rohkem kuumenenud kehale.

2. Võimatu on protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojuse muundamine tööks.

3. Teist tüüpi igiliikur on võimatu. Protsessis osalenud kõige külmema keha kuumus ei saa olla töö allikaks.

Termodünaamika teise seaduse analüütiline väljendus ja selle põhjendus Carnot' tsükli abil. Termodünaamika teise seaduse avaldise sisuks on seos protsessi spontaansuse ja entroopia suurenemise vahel See väljend tuleneb soojuse tööks muutumise teoreetilise täielikkuse küsimuse käsitlemisest pööratavas Carnot's. tsükkel.

Tsükkel koosneb neljast protsessist:

AB- soojusest tingitud isotermiline paisumine 1. kvartal,ühendatud gaasiga temperatuuril T 1;

Päike- adiabaatiline paisumine;

SD- isotermiline kokkusurumine temperatuuril T 2, selles protsessis kaotab gaas soojust Q2;

JAH- adiabaatiline kokkusurumine algolekusse.

Ühe mooli isotermilise paisumise (või kokkutõmbumise) käigus neeldunud (või eralduv) soojus ideaalne gaas, võrdub tööga

Adiabaatilise laienemisega (või kokkutõmbumisega)

Nende võrrandite rakendamine vastavatele tsükliprotsessidele annab termodünaamilise efektiivsuse (efektiivsuse) avaldise: . (4.3)

Võrrand (4.3) on termodünaamika teise seaduse matemaatiline väljend.

Sest T1‹ T2, siis η < üks.

Carnot’ teooria kohaselt ei too ideaalse gaasi asendamine ühegi teise ainega kaasa efektiivsuse muutust. Carnot' tsükkel. Carnot tsükli asendamine mõne muu tsükliga vähendab efektiivsust. (Clasiuse-Carnot' teoreem). Seega isegi ideaalse soojusmasina puhul soojuse muundamine tööks ei saa olla täielik.

Termodünaamika teise seaduse väljendus võimaldab tutvustada entroopia mõistet, mille abil avatakse mugaval ja üldisel kujul seaduse olemus.

Muudame avaldist (4.3):

peal . (4.4)

Suhet nimetatakse vähendatud soojuseks. Võrrand (4.4) näitab seda algebraline summa pööratava Carnot' tsükli vähendatud kuumustest on võrdne nulliga.

Lõpmatult väikese pööratava Carnot' tsükli jaoks

kus on elementaarne vähendatud soojus.

Iga tsükli saab asendada lõputult väikeste Carnot' tsüklite komplektiga: .

Limiidis muutub see summa.

Integraalide teoorias on tõestatud, et kui suletud ahela integraal on võrdne nulliga, siis integrand on süsteemi olekut määravate parameetrite mõne funktsiooni summaarne diferentsiaal.

kus S- see on entroopia, selline süsteemi oleku funktsioon, mille kogudiferentsiaal pöörduvas protsessis on võrdne lõpmata väikese soojushulga ja temperatuuri suhtega.

Mõiste "entroopia" võttis kasutusele Clausius (1850) . See avaldis on termodünaamika teise seaduse matemaatiline väljend pöörduvate protsesside jaoks.

Entroopia muutus pöörduvas protsessis on võrdne entroopia muutumisega pöördumatus protsessis, s.t. . Võrdleme pöörduvate ja pöördumatute protsesside kuumusi. Vastavalt termodünaamika esimesele seadusele . Sisemine energia U on süsteemi oleku funktsioon, seega . Maksimaalne töö tehakse pöörduvas protsessis, nii et

Üldiselt pöörduvate ja pöördumatute protsesside jaoks Termodünaamika teisel seadusel on järgmine matemaatiline avaldis:

Siin dS = konst, ja muutub ainult võrrandi parem pool, st. soojusväärtuse väärtus. Entroopia ühikud: [ S] = J/mol K.

Termodünaamika esimese ja teise seaduse kombineeritud võrrand:

Ideaalse gaasi entroopia muutuse arvutamine.

Me väljendame sisemise energia muutust

Võrrandi (4.6) jagamine T, määratleme entroopia muutuse:

(4.7)

Ideaalgaasi võrrandist: sellest järeldub, et . Seejärel, pärast selle seose asendamist (4.7):

(4.8)

Integreerime avaldise (4.8) kui ja saame võrrand ideaalse gaasi entroopia muutuse arvutamiseks:

(4.9)

Isotermiline protsess: , (4.10)

sellest ajast . (4.11)

Isokooriline protsess: . (4.12)

Isobaarne protsess: . (4.13)

Adiabaatiline protsess, :. (4.14)

Plancki postulaat on järgmise valemiga: absoluutses nullis on puhaste ainete õigesti moodustunud kristallide entroopia võrdne nulliga. Postulaat võimaldab arvutada entroopia absoluutväärtust, kui on teada faasisiirete soojused ja kui on teada aine soojusmahtuvus erinevates agregaatides.

Termodünaamika esimene seadus on energia jäävuse seadus seoses termodünaamiliste protsessidega: energia ei kao kuhugi ega teki mitte millestki, vaid läheb ainult ühest vormist teise samaväärsetes kogustes. Näiteks on soojusülekanne (soojusenergia) mehaaniliseks energiaks ja vastupidi.

Kui teatud kogus soojust dQ viia M kg gaasile, mis hõivab ruumala V (m 3) temperatuuril T konstantsel rõhul, siis selle tulemusena tõuseb gaasi temperatuur dT võrra ja helitugevus dV võrra. Temperatuuri tõus on seotud tõusuga kineetiline energia molekulaarsed liikumised dK .
Mahu suurenemisega kaasneb molekulide vahelise kauguse suurenemine ja selle tulemusena vähenemine potentsiaalne energia dH interaktsioonid nende vahel. Lisaks töötab gaas ruumala suurendades dA, et ületada välised jõud.
Kui töökehas peale nimetatu muid protsesse ei toimu, siis saame energia jäävuse seaduse alusel kirjutada:

dQ = dK + dH + dA.

Summa dK + dH on süsteemi molekulide siseenergia dU muutus soojuse tarnimise tulemusena.
Seejärel saab termodünaamilise protsessi energiasäästu valemi kirjutada järgmiselt:

dQ = dU + dA või dQ = dU + pdV .

See võrrand on matemaatiline avaldis termodünaamika esimene seadus: gaasisüsteemi antav soojushulk dQ kulub selle siseenergia dU muutmiseks ja välistöödeks dA.

Tavaliselt arvatakse, et dQ > 0 korral kandub soojus töövedelikule ja dQ puhul< 0 теплота отнимается от тела. При dA >0 süsteem töötab (gaas paisub), ja dA jaoks< 0 работа совершается над системой (газ сжимается) .

Ideaalse gaasi puhul, kus molekulide vahel puudub vastastikmõju, määrab siseenergia dU muutus täielikult liikumise kineetilise energia muutusega. (st molekulide kiiruse suurenemine), ja ruumala muutus iseloomustab gaasi tööd välisjõudude ületamiseks.

Termodünaamika esimesel seadusel on teine ​​sõnastus: isoleeritud termodünaamilise süsteemi energia jääb muutumatuks sõltumata sellest, millised protsessid selles toimuvad.
Esimest tüüpi igiliikurit, see tähendab perioodiliselt töötavat masinat, mis teeks tööd ilma energiat kulutamata, on võimatu ehitada.

Termodünaamika teine ​​seadus

Termodünaamika esimene seadus kirjeldab kvantitatiivseid seoseid termodünaamilise süsteemi parameetrite vahel, mis toimuvad soojusenergia mehaaniliseks energiaks muundamise protsessides ja vastupidi, kuid ei kehtesta tingimusi, mille korral need protsessid on võimalikud. Need tingimused, mis on vajalikud ühe energiavormi muundamiseks teiseks, ilmnevad termodünaamika teisest seadusest.

Sellel seadusel on mitu sõnastust ja igaühel neist on sama semantiline sisu. Siin on termodünaamika teise seaduse kõige sagedamini mainitud sõnastused.

1. Soojuse muundamiseks mehaaniliseks tööks on vajalik soojusallika ja külmiku olemasolu, mille temperatuur on lähtetemperatuurist madalam, st vajalik on temperatuuride vahe.

2. Ei ole võimalik rakendada soojusmasinat, mille ainsaks tulemuseks oleks ühegi keha soojuse muundamine tööks ilma osa soojusest teistele kehadele üle kandmata.
Sellest sõnastusest võime järeldada, et on võimatu ehitada igiliikurit, mis töötab ainult tänu ühele soojusallikale, kuna ükski, isegi kõige kolossaalsem soojusallikas materiaalse keha kujul, ei suuda eraldavad rohkem soojusenergiat, kui entalpia võimaldab (osa keha koguenergiast, mida saab muundada soojuseks, jahutades keha absoluutse nulli temperatuurini).

3. Soojus ei saa iseenesest üle minna vähem kuumutatud kehalt kuumemale ilma välist tööd tegemata.

Nagu näete, pole termodünaamika teisel seadusel oma tuumas valemit, vaid see kirjeldab ainult tingimusi, mille korral on võimalikud teatud termodünaamilised nähtused ja protsessid, kinnitades tegelikult üldist energia jäävuse seadust.

Termodünaamika teine ​​seadus, nagu ka esimene, on postulaat, mida põhjendab inimkonna sajanditepikkune kogemus. Selle seaduse avastamist soodustas soojusmasinate uurimine. Prantsuse teadlane S. Carnot ta näitas esimesena (1824), et iga soojusmasin peab sisaldama lisaks soojusallikale (küttekehale) ja termodünaamilist tsüklit teostavale töövedelikule (aur, ideaalgaas jne) ka külmkappi, millel on temperatuur, mis on tingimata madalam kui küttekeha temperatuur.

Tõhusus η selline soojusmootor, mis töötab pöörduva tsükliga ( Carnot' tsükkel), ei sõltu seda tsüklit teostava töövedeliku olemusest, vaid selle määravad ainult küttekeha temperatuurid T 1 ja külmkapp T 2:

kus K 1 - töövedelikule teatud temperatuuril edastatud soojushulk T 1 küttekehast; K 2 - töövedeliku eraldatud soojushulk temperatuuril T 2 külmkappi.

Termodünaamika teine ​​seadus on Carnot' järelduse üldistus looduses toimuvate suvaliste termodünaamiliste protsesside kohta. Selle seaduse mitu sõnastust on teada.

Clausius(1850) sõnastas termodünaamika teine ​​seadus Niisiis: ei ole võimalik protsess, mille käigus soojus läheks spontaanselt külmematelt kehadelt kuumematele kehadele.

W. Thomson (Kelvin)(1851) pakkus välja järgmise sõnastuse: võimatu on ehitada perioodiliselt töötavat masinat, mille kogu tegevus taandaks valmistamisele mehaaniline töö ja paagi sobiv jahutus.

Thomsoni postulaadi saab sõnastada järgmiselt: teist tüüpi igiliikur on võimatu. igiliikur teist tüüpi on seade, mis ilma kompensatsioonita muudaks perioodiliselt täielikult keha soojuse tööks (W. Ostwald). Under hüvitis mõista töövedeliku oleku muutumist või osa soojuse ülekandumist töövedeliku poolt teistele kehadele ja nende kehade termodünaamilise oleku muutumist soojuse tööks muutmise ringprotsessi käigus.

Termodünaamika teine ​​seadus ütleb, et ilma kompensatsioonita ringprotsessis ei saa tööks muuta mitte ühtegi džauli soojust. Töö muudetakse soojuseks täielikult ilma igasuguse kompensatsioonita.. Viimane on, nagu varem märgitud, seotud energia hajumise (amortiseerumise) protsessi spontaansusega.

Termodünaamika teine ​​seadus tutvustab süsteemi olekufunktsiooni, mis iseloomustab kvantitatiivselt energia hajumise protsessi. Selles mõttes on termodünaamika teise seaduse ülaltoodud sõnastused samaväärsed, kuna need viitavad olemasolule süsteemi oleku funktsioonid – entroopia.

Praegu termodünaamika teine ​​seadus on sõnastatud järgmiselt: on süsteemi S oleku aditiivne funktsioon - entroopia, mis on seotud süsteemi siseneva soojuse ja süsteemi temperatuuriga järgmisel viisil:

Sest pööratav protsessid; (3.2)

Sest pöördumatu protsessid. (3.3)

Sellel viisil, pöörduvates protsessides adiabaatiliselt isoleeritud süsteemis selle entroopia ei muutu (dS = 0), ja pöördumatutes protsessides suureneb (dS > 0).

Erinevalt siseenergiast sõltub isoleeritud süsteemi entroopia väärtus selles toimuvate protsesside olemusest: lõõgastumise käigus peaks isoleeritud süsteemi entroopia suurenema, ulatudes gaya maksimaalne väärtus tasakaalus.

AT üldine vaade isoleeritud süsteemi termodünaamika teine ​​seadus on kirjutatud nii:

Isoleeritud süsteemi entroopia kas suureneb, kui selles toimuvad spontaansed pöördumatud protsessid, või jääb konstantseks. Seetõttu defineeritakse ka termodünaamika teist seadust kui isoleeritud süsteemide mittekahaneva entroopia seadus.

Seega annab termodünaamika teine ​​seadus isoleeritud süsteemi protsesside spontaansuse kriteerium. Sellises süsteemis saavad spontaanselt toimuda ainult protsessid, millega kaasneb entroopia suurenemine. Spontaansed protsessid lõpevad süsteemis tasakaalu saavutamisega. Seega on tasakaaluseisundis isoleeritud süsteemi entroopia maksimaalne. Selle järgi isoleeritud süsteemis on tasakaalukriteerium

Kui protsess hõlmab isoleerimata süsteem, siis protsessi pöördumatuse (spontaansuse) hindamiseks on vaja teada süsteemi entroopia muutust dS 1 ja entroopia muutus keskkond dS 2. Kui me sellega nõustume süsteem ja keskkond(sageli nimetatakse seda "universumiks") moodustavad isoleeritud süsteemi, siis saab protsessi pöördumatuse tingimuseks

see on protsess on pöördumatu, kui kogu süsteemi ja keskkonna entroopia muutus on suurem kui null.

Keskkond on tohutu veehoidla; selle maht ja temperatuur ei muutu süsteemiga soojusvahetuse ajal. Seetõttu on keskkonna jaoks võimalik samastada δQ = dU ja pole vahet, kas soojusülekanne toimub pöörduvalt või pöördumatult, kuna δQ arr ja δQ pole täpselt võrdne dU keskkond. Sellel viisil, keskkonna entroopia muutus on alati võrdne.

Termodünaamika teine ​​seadus

Termodünaamika teine ​​seadus kehtestab kriteeriumid spontaansete protsesside suuna määramiseks.

Spontaanne nimetatakse protsesse, mis toimuvad süsteemis väljastpoolt energiat kulutamata.

Protsessid on pöörduvad ja pöördumatud. pöördumatu protsessid kulgevad spontaanselt ainult ühes suunas. Pärast nende protsesside kulgu, millega kaasnevad muutused süsteemis ja keskkonnas, on võimatu korraga nii süsteemi kui ka keskkonda algsesse olekusse tagasi viia.

pööratav on protsessid, mille järel saab süsteemi ja keskkonna taastada algsesse olekusse.

Termodünaamika teisel seadusel on mitu sõnastust, Clausiuse pakutud versioonis näeb see välja järgmine: soojuse spontaanne ülekandmine külmalt kehalt kuumale on võimatu.

füüsiline tähendus Termodünaamika teine ​​seadus on see, et iga spontaanne protsess kulgeb suunas, kus süsteem läheb vähemtõenäolisest olekust tõenäolisemasse olekusse. Teisisõnu, protsessi spontaanset kulgu soodustab süsteemis esinevate häirete suurenemine.

Mõõtme iseloomustamiseks häire kasutatakse termodünaamilist funktsiooni - entroopia S, mis on seotud termodünaamiline tõenäosus süsteemid Boltzmanni valemi järgi:

S = k lnW, (25)

kus k on Boltzmanni konstant.

Termodünaamiline tõenäosus W on võrdtõenäoliste mikroskoopiliste olekute arv, mille abil saab realiseerida süsteemi antud makroskoopilise oleku. Süsteemi termodünaamilise tõenäosuse määramiseks on vaja leida arv erinevaid valikuid süsteemi kõigi osakeste asukohad ruumis.

Entroopia on süsteemi häirete kvantitatiivne mõõt. Mida rohkem W, seda kaootilisem on süsteem, seda suurem on entroopia väärtus. Aine kuumutamine toob kaasa entroopia suurenemise ja jahutamine - vähenemise. Absoluutsele nullile (-273ºС) lähenedes kaldub entroopia nulli, mis võimaldab määrata entroopia absoluutväärtusi erinevaid aineid, mille väärtused on standardtingimused esitatud tabelites. Tuleb märkida, et erinevalt moodustumise entalpiast on entroopia lihtne aine, isegi kristallilises olekus, ei ole võrdne nulliga, sest absoluutsest nullist erineval temperatuuril saab kristalli makrostaati realiseerida mitte ühe makrooleku, vaid suur hulk võrdtõenäolised seisundid.

Teine termodünaamika teise seaduse sõnastus näeb välja selline: kogu entroopia suureneb alati spontaanse protsessi käigus.

Entroopia ΔS suurenemine protsessi käigus peab ületama või olema võrdne süsteemi ülekantava soojushulga Q suhtega temperatuuri T, mille juures soojus kandub:

Võrrand (26) on matemaatiline tähistus termodünaamika teine ​​seadus. Selles võrrandis viitab ebavõrdsusmärk pöördumatutele spontaansetele protsessidele ja võrdusmärk pöörduvatele protsessidele.

Võrrandi (26) kohaselt saab entroopia muutust süsteemi pöörduval üleminekul olekust 1 olekusse 2 määratleda järgmiselt:

ΔS \u003d S 2 - S 1 \u003d. (27)

Faasi üleminekud millega kaasneb termiline efekt nn faasisiirde soojusΔN f.p. , ja on isotermilised protsessid (T f.p. = konst). Aine ühe mooli faasisiirde korral on entroopia muutus:

ΔS f.p. = . (28)

Sulamise, vedeliku aurustamise või aine sublimatsiooni protsessides suureneb entroopia, kuna kristallrakk. Pöördprotsessid: kristalliseerumise, kondenseerumise, desublimatsiooniga kaasneb süsteemi häirete vähenemine ja sellest tulenevalt entroopia vähenemine.

Kell temperatuuri muutus ainete T 1 kuni T 2 konstantsel rõhul, entroopia muutus määratakse järgmise valemiga:

kuna C p = const, siis

ΔS \u003d C p · ln. (kolmkümmend)

Isohooriliste protsesside jaoks

kus С v = konst

ΔS \u003d C v ln. (32)

standardne entroopiaΔS on 1 mooli aine entroopia standardtingimustes. Standardentroopia ΔS muutus voolu ajal keemiline reaktsioon saab arvutada võrrandist, tuginedes Hessi seadusele:

Aine kõige kaootilisem vorm on gaasiline olek, seega kui gaasimoolide arv keemilise reaktsiooni tulemusena suureneb, siis kaos ja seega ka süsteemi entroopia suureneb.

Tavaliselt ei määrata entroopia absoluutväärtust, vaid selle muutust (S 2 - S 1) konkreetses protsessis. Valemeid kasutatakse entroopia muutuse arvutamiseks ideaalse gaasi ühe mooli üleminekul ühest olekust teise.

Termodünaamika teine ​​seadus. Entroopia.

Teine seadus on seotud entroopia mõistega, mis on kaose mõõt (või korra mõõt). Termodünaamika teine ​​seadus ütleb, et universumi kui terviku jaoks entroopia suureneb.

On kaks klassikalised määratlused termodünaamika teine ​​seadus:

• Kelvin ja Planck

Puudub tsükliline protsess, mis eraldab teatud temperatuuril reservuaarist teatud koguse soojust ja muudab selle soojuse täielikult tööks. (Ei ole võimalik ehitada vahelduvat masinat, mis muud ei teeks kui koormat tõstab ja soojusmahutit jahutab.)

• Clausius

Puudub protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojuse ülekandmine vähem kuumutatud kehalt kuumemale. (Ringprotsess on võimatu, mille ainsaks tulemuseks oleks töö tegemine termilise reservuaari jahutamise teel)

Mõlemad termodünaamika teise seaduse definitsioonid tuginevad termodünaamika esimesele seadusele, mis ütleb, et energia väheneb.

Teine seadus on seotud mõistega entroopia (S).

Entroopia mida tekitavad kõik protsessid, on see seotud süsteemi töövõime kadumisega. Entroopia kasv - spontaanne protsess. Kui süsteemi maht ja energia on konstantsed, siis mis tahes muutus süsteemis suurendab entroopiat. Kui süsteemi maht või energia muutub, siis süsteemi entroopia väheneb. Universumi entroopia aga ei vähene.

Selleks, et energia oleks kasutatav, peavad süsteemis olema kõrge ja madala energiatasemega alad. Kasulik töö on toodetud energia ülekande tulemusena piirkonnast, kus kõrge tase energiat madala energiatarbega piirkonda.

• 100% energiat ei saa muuta tööks
• Entroopiat saab luua, kuid seda ei saa hävitada

Soojusmootori efektiivsus

Kahe energiataseme vahel töötava soojusmasina kasutegur määratakse absoluutsete temperatuuride kaudu

η = (T h - T c) / T h = 1 - T c / T h

η = kasutegur

T c = temperatuuri alumine piir (K)

Maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks peaks T c olema võimalikult madal. Et efekt oleks 100%, peab T c olema võrdne 0 Kelviniga. See on praktiliselt võimatu, seega on efektiivsus alati väiksem kui 1 (alla 100%).

• Entroopia muutus > 0
  Pöördumatu protsessi
• Entroopia muutus = 0
  Kahepoolne protsess (pööratav)
• entroopia muutus< 0
  Võimatu protsess (võimatu)

Entroopia mõõdab ühe süsteemi suhtelist võimet teist mõjutada. Kui energia liigub madalamale energiatasemele, kus väheneb võimalus keskkonda mõjutada, siis entroopia suureneb.

Entroopia definitsioon

Entroopia määratletakse järgmiselt:

T = absoluutne temperatuur (K)

Süsteemi entroopia muutuse põhjustab selles oleva malli sisu muutumine. Entroopia muutus võrdub muutusega süsteemi mallis jagatuna keskmisega absoluutne temperatuur(T a):

Iga täieliku Carnot' tsükli väärtuste summa (H / T) on 0. See on tingitud asjaolust, et iga positiivse H vastandub negatiivne tähendus H.

• Carnot' termiline tsükkel

Carnot' tsükkel on ideaalne termodünaamiline tsükkel.

AT soojusmootor, gaas kuumutatakse (pöörduvalt) (pöörduvalt) ja seejärel jahutatakse. Tsükli mudel on järgmine: Asend 1 --() --> Asend 2 --() --> Asend 3 - (isotermiline kokkusurumine) --> Asend 4 - (adiabaatiline kokkusurumine) --> Asend 1

1. asend – 2. asend: isotermiline paisumine
Isotermiline paisumine. Protsessi alguses on töövedelikul temperatuur T h ehk küttekeha temperatuur. Seejärel viiakse keha kokku kerisega, mis isotermiliselt (konstantsel temperatuuril) kannab sellele üle soojushulga Q H . Samal ajal suureneb töövedeliku maht. Q H \u003d∫Tds \u003d T h (S 2 -S 1) \u003d T h ΔS
2. positsioon – 3. positsioon: adiabaatiline paisumine
Adiabaatiline (isentroopne) paisumine. Töövedelik eraldatakse küttekehast ja jätkab paisumist ilma soojusvahetuseta keskkonnaga. Samal ajal langeb selle temperatuur külmiku temperatuurini.
3. asend – 4. asend: isotermiline kokkusurumine
Isotermiline kokkusurumine. Töövedelik, mille temperatuur on selleks ajaks T c , viiakse kontakti jahutiga ja hakkab isotermiliselt kokku tõmbuma, andes jahutile soojushulga Q c . Q c \u003d T c (S 2 -S 1) \u003d T c ΔS
4. asend – 1. asend: adiabaatiline kokkusurumine
Adiabaatiline (isentroopne) kokkusurumine. Töövedelik eraldatakse külmikust ja surutakse kokku ilma soojusvahetuseta keskkonnaga. Samal ajal tõuseb selle temperatuur küttekeha temperatuurini.

Isotermilistes protsessides jääb temperatuur konstantseks, adiabaatilistes protsessides soojusülekanne puudub, mis tähendab, et entroopia säilib.

Seetõttu on Carnot' tsüklit mugav esitada koordinaatides T ja S (temperatuur ja entroopia).

Termodünaamika seadused määrati empiiriliselt (eksperimentaalselt). Termodünaamika teine ​​seadus on entroopiaga seotud katsete üldistus. On teada, et süsteemi dS pluss keskkonna dS on 0 või suurem.

• Adiabaatiliselt isoleeritud süsteemi entroopia ei muutu!

Näide – entroopia vee soojendamisel

1 kg vee soojendamise protsess alates 0 kuni 100 o C (273 kuni 373 K)

Temperatuuril 0 o C \u003d 0 kJ / kg (spetsiifiline - massiühiku kohta)

100 o C juures = 419 kJ/kg

Spetsiifilise entroopia muutus:

dS = dH / T a

= ((419 kJ/kg) – (0 kJ/kg)) / ((273 K + 373 K)/2)

= 1.297 kJ/kg*K

Näide – Entroopia vee aurustumisel

Protsess, mille käigus muudetakse 1 kg 100 o C (373 K) vett küllastunud aur 100 o C (373 K) juures normaaltingimustes.

Auru erientalpia temperatuuril 100 o C (373 K) enne aurustumine = 0 kJ/kg

100 o C (373 K) juures aurustumine = 2 258 kJ/kg

Spetsiifilise entroopia muutus:

dS = dH / T a

= (2 258 - 0) / ((373 + 373)/2)

= 6.054 kJ/kg*K

Vee aurustumise erientroopia summaarne muutus on vee erientroopia (temperatuuril 0 o C) pluss auru erientroopia (temperatuuril 100 o C) summa.