Энтропия. Энтропия идеального газа

Запишем выражение I начала термодинамики в формах (2.11) для идеального газа с учётом (2.28):

(2.30)

Каждая из этих дифференциальных форм не является полным дифференциалом, однако в случае идеального газа можно показать, что умножение их на превращает их в полные дифференциалы. То есть, дифференциал:

(2.31)

является полным, а величина:

(2.32)

есть новая функция состояния системы, которая по предложению R. Клаузиуса была названа энтропией. Физический смысл энтропии обсудим далее. Из определения дифференциала энтропии (2.31) следует, что выражение для количества теплоты может быть записано в форме, аналогичной выражению для работы, т.е. как произведение некоторого потенциала (в данном случае температуры T) на изменение некоторой "координаты" (в данном случае энтропии S), т.е.:

, (2.33)

а количество теплоты в некотором процессе определится интегралом:

. (2.34)

Использование понятия энтропии позволяет ввести в рассмотрение термодинамическую диаграмму T - s, в которой количество теплоты, согласно (2.34), определится площадью под кривой процесса, т.е. графическим изображением заданной зависимости температуры от энтропии (рис. 2.3).

Следует заметить, что экспериментально замерить непосредственно энтропию невозможно. Тем не менее, энтропию можно вычислить. Например, для идеального газа справедливы формулы:

 

 
 

; . (2.35)

Здесь учтено, что энтропия принимается равной нулю при нормальных физических условиях.

 

Подпись автора _____________/ профессор каф. физики и теплообмена,

 

д.ф.-м.н., П.В. Скрипов

 

Лекция рассмотрена и одобрена на заседании кафедры

Протокол №_______ от «_____»_____________ 2011 г.

 

 

Заведующий кафедрой физики и теплообмена

профессор, д.т.н. __________________ / Н.М. Барбин ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1. Организационная часть лекции: принимается рапорт о готовности курсантов к занятию, отмечаются в журнале отсутствующие (время 3-5 мин.).