III начало термодинамики

Значение энтропии для заданного со­стояния определяется интегрированием уравнения

(3.5)

где s_о — константа интегрирования.

При температурах, близких к абсо­лютному нулю, все известные вещества находятся в конденсированном состоя­нии. В. Нернст (1906 г.) эксперименталь­но установил, а М. Планк (1912 г.) окон­чательно сформулировал следующий принцип: при температуре, стремящейся к абсолютному нулю, энтропия вещества, находящегося в конденсированном со­стоянии с упорядоченной кристалличе­ской структурой, стремится к нулю, т. е. s₀=0 при T=0 К. Этот закон на­зывают третьим законом термодинамики или тепловой тео­ремой Нернста. Он позволяет рассчитать абсолютное значение энтропии в отли­чие от внутренней энергии и энтальпии, которые всегда отсчитываются произвольного уровня.

Однако в технической термодинамике обычно используется не абсолютное зна­чение энтропии, а ее изменение в каком-либо процессе:

(3.6)

 

поэтому энтропию тоже часто отсчитыва­ют от произвольно выбранного уровня.

Получим формулы, позволяющие вы­числить изменение энтропии идеального газа. Для этого проинтегрируем уравне­ние:

(3.7)

положив для простоты c_v=const:

(3.8)

 

Из уравнения Клапейрона, записан­ного для состояний 1 и 2, следует:

(3.9)

 

После подстановки отношений T₂/T₁ и v₂/v₁ в выражение (3.8) получим сле­дующие формулы для изменения энтро­пии идеального газа:

(3.10)

(3.11)

Поскольку энтропия есть функция со­стояния рабочего тела, уравнениями (3.8) — (3.11) можно пользоваться вне зависимости от пути перехода рабочего тела между состояниями 1 и 2 и, в частности, от того, равновесный этот переход или нет.