Изменение энтропии
Изменение энтропии показывает, как меняется мера беспорядка и направленности теплового процесса в системе. Для изолированной системы энтропия не уменьшается: она сохраняется в обратимом процессе и возрастает в необратимом.
Смысл знака \(\Delta S\): если \(\Delta S>0\), процесс в данной системе сопровождается увеличением энтропии; если \(\Delta S<0\) — уменьшением. Однако для системы вместе с окружающей средой в соответствии со вторым законом термодинамики суммарная энтропия не убывает.
Формула
Для обратимого получения теплоты \(Q\) при постоянной температуре \(T\) изменение энтропии вычисляют так:
Для нагревания тела с постоянной теплоёмкостью \(C\) от температуры \(T_1\) до \(T_2\) используют формулу \(\Delta S=C\ln\frac{T_2}{T_1}\). Если процесс необратим, в формулу нельзя безоговорочно подставлять фактическое количество теплоты: сначала выбирают любой удобный обратимый путь между теми же состояниями.
Газ получил при постоянной температуре \(T=300\ \text{К}\) обратимую теплоту \(Q=600\ \text{Дж}\). Тогда \(\Delta S=Q/T=600/300=2\ \text{Дж/К}\). Энтропия газа увеличилась.
Изменение энтропии системы и прирост энтропии всей системы с окружающей средой — не одно и то же. В необратимом процессе энтропия самой системы может уменьшиться, но суммарное изменение энтропии системы и окружающей среды обязательно положительно. Это связано с энтропией и необратимостью.
Изолированная система перешла из состояния 1 в состояние 2 необратимо. Каково возможное значение \(\Delta S\)?
Главное
- \(\Delta S=S_2-S_1\) — изменение функции состояния, измеряемое в Дж/К.
- Для обратимого изотермического процесса \(\Delta S=Q/T\); для нагревания при постоянной теплоёмкости \(\Delta S=C\ln(T_2/T_1)\).
- В изолированной системе энтропия не уменьшается: обратимый процесс даёт ноль, необратимый — положительное изменение.