|
Меню сайта
Статистика
|
Зачем нужно понятие энтропия.Зачем нужно понятие энтропия. Тоже трудная главаХимики совсем недавно завершили синтез алмазов. Всего несколько лет назад ученые об этом только мечтали. Столько уже было в истории науки неудачных, бесплодных попыток! Сверкающие драгоценные камни теперь не в сказке, а наяву растут в бронированной аппаратуре, под высоким давлением, при высокой температуре. На заводе синтетических алмазов могут быть теперь изготовлены самые настоящие алмазы, и при этом столько, сколько их нужно технике. Разве это не подлинное чудо? Это замечательный пример того, как наука сумела осуществить сказочную мечту. Технология синтеза алмаза трудна и сложна. Конечно, очень нелегко рассчитать и построить мощную и сложную аппаратуру. Непросто создать в ней нужное давление в сотни тысяч атмосфер. Очень трудно при этом поддерживать высокую температуру. Но все это легко и просто по сравнению с самой главной, с самой большой трудностью, по сравнению с основной проблемой — как узнать, при каких условиях, в каких реакциях углерод может приобретать форму алмаза. Это проблема теоретического расчета, без ее решения эмпирический поиск безнадежен. Если преодолена эта трудность, все остальное разрешимо. Проблема промышленного синтеза алмазов— пример типичной термодинамической задачи. Очень странные процессы использует термодинамика для своих расчетов. Квазистатический воображаемый процесс — это цепь почти равновесных состояний системы. Меняется квазистатический процесс на обратный — меняются на обратные и передали теплоты и работы. Абсолютные их значения остаются прежними. После протекания обратимого процесса можно восстановить первоначальные состояния всех его участников — самой системы, источников тепла, источников работы — без каких-либо изменений в окружающей среде, т. е. в остальном мире. К обратимому, квазистатическому процессу предъявляются взаимно противоречивые требования: быть процессом и быть равновесием, т. е. не быть процессом. Чтобы осуществить такой процесс, нужны идеальные условия, подобные тем, которые были установлены в цикле Карно. Все реальные процессы, протекающие в действительности, нестатические — все они необратимы. Их нельзя по желанию провести в прямом и обратном направлении, не оставив никакого следа в окружающем мире. У всех изменений в природе есть определенное направление. Термодинамика должна помочь исследователям заранее узнать, пойдет ли реальный процесс, не осуществляя его в действительности. Это ее основная задача. Для этого и нужно понятие «энтропия». Энтропия — это свойство системы, которое полностью определяется состоянием системы. Какими бы путями ни перешла система из одного состояния в другое, изменение ее энтропии будет всегда одно и то же. Но вычислять изменение энтропии термодинамика умеет и может только на квазистатических, обратимых путях. В этом случае изменение энтропии точно равно сумме приведенных теплот:
Если же в системе происходили необратимые, нестатические процессы, если в ней протекали процессы теплопередачи при конечных перепадах температуры, процессы, связанные с трением, любые реальные процессы, а начальное и конечное состояния при этом были теми же самыми, то изменение энтропии будет обязательно точно таким же, но сумма приведенных теплот в необратимом процессе уже не будет равна изменению энтропии.
Вот поэтому-то термодинамика рассматривает и изучает придуманные, несуществующие квазистатические процессы. Они дают возможность рассчитать и определить изменение энтропии для реальных процессов, для которых непосредственно сделать это нельзя.
|
ПОИСК
Block title
|
