Энтропия петель в плоскости PV

Говорят, что изменение энтропии цикла Карно и обратимого цикла равно 0. Предполагается, что несколько других циклов имеют неотрицательное изменение энтропии.

Это представляет 2 проблемы, которые я не могу примирить. 1) Предполагается, что энтропия является функцией состояния, поэтому не должна ли какая-либо петля на плоскости PV привести систему в ее начальное состояние и, следовательно, в ее начальную энтропию? 2) Любая петля на плоскости PV обратима при достаточном количестве источников тепла. Не должны ли все обратимые циклы, а не только цикл Карно, иметь нулевое изменение энтропии. Не означает ли это, что любая петля на плоскости PV будет иметь нулевое изменение энтропии?

Энтропия является функцией состояния, но полное изменение энтропии для перевода системы из одного состояния в другое не уникально, оно зависит от того, как система переходит из одного состояния в другое. Попутно, конечно, что-то должно было случиться с ваннами с внешней температурой, и это могло произойти многими возможными способами. В конце концов, процесс Карно — это модель периодической машины, которая перемещает тепло из одной температурной ванны в другую, производя или используя механическую энергию. Он уникален только потому, что оптимален в смысле производства энтропии.

Ответы (3)

1) Предполагается, что энтропия является функцией состояния, поэтому не должна ли какая-либо петля на плоскости PV привести систему в ее начальное состояние и, следовательно, в ее начальную энтропию?

Пара значений п , В может быть недостаточно для определения состояния системы, могут быть другие переменные состояния термодинамики. Если это так, возможно, система вернется к тем же значениям п , В , но он находится в другом термодинамическом состоянии, потому что дополнительные величины имеют другое значение.

Но когда пара значений п , В достаточно для описания термодинамического состояния, как и для простой однородной системы, такой как газ, далекий от конденсации, его энтропия является функцией п , В только и система действительно получает ту же энтропию после значений п , В восстанавливаются.

Это справедливо и для любого необратимого цикла, имеющего точку, в которой состояние является термодинамически равновесным с определенным п , В . Если система возвращается в такое состояние, то неважно, произошло это обратимо или нет - энтропия возвращается к тому же значению, характерному для равновесного состояния. п , В .

Утверждение, что энтропия увеличивается при выполнении необратимого цикла, означает, что энтропия (системы + ее окружения (теплового резервуара)) увеличивается. Таким образом, энтропия системы может вернуться к своему первоначальному значению, в то время как общая энтропия все еще увеличивается.

1) Предполагается, что энтропия является функцией состояния, поэтому не должна ли какая-либо петля на плоскости PV привести систему в ее начальное состояние и, следовательно, в ее начальную энтропию?

Да, для обратимого процесса. Для необратимого процесса, когда по пути теряется тепло, вы не достигаете точно такого же состояния (меньше внутренней энергии).

2) Любая петля на плоскости PV обратима при достаточном количестве источников тепла.

Хотя это верно для части системы, вам нужно рассмотреть полностью закрытую систему, чтобы увидеть общее изменение энтропии. Часть системы может легко иметь изменения энтропии, равные нулю или отрицательные.

При таянии льда на водяной бане (при условии изолированной системы):

  • энтропия воды уменьшается, Δ С ш а т е р < 0 .
  • Энтропия ледяной глыбы увеличивается, Δ С я с е > 0 .
  • Вся система в целом испытает увеличение энтропии, Δ С с у с т е м "=" Δ С ш а т е р + Δ С я с е > 0 .
Я не совсем понимаю объяснение первого утверждения. Если у вас есть петля на плоскости PV, то цикл должен иметь нулевое изменение внутренней энергии, поскольку это функция состояния. Внутренняя энергия должна быть одинаковой после каждого цикла?
@ Абхи, я понимаю, что ты имеешь в виду. Да, вы достигнете того же состояния на pV-диаграмме, и изменение энтропии будет, так сказать, нулевым. Но если не все процессы на этом пути обратимы, тогда вам нужно добавить тепло (например, в качестве топлива) откуда-то еще, чтобы достичь того же состояния после каждого цикла. Энтропия для всей системы не будет оставаться постоянной, только для этого цикла, который является лишь частью всей системы.
Я понимаю первое утверждение, но второе все еще немного сбивает с толку. Цикл Карно является единственным обратимым циклом между двумя источниками тепла. Когда у вас есть несколько источников тепла, не должно ли быть много других циклов с нулевой энтропией? А при очень большом количестве источников тепла любая петля технически будет обратимой (перенос энергии можно аппроксимировать серией нескольких изотермических процессов). Итак, любая петля технически должна иметь нулевое чистое изменение энтропии?

1) Предполагается, что энтропия является функцией состояния, поэтому не должна ли какая-либо петля на плоскости PV привести систему в ее начальное состояние и, следовательно, в ее начальную энтропию?

Да, но это плоскость ФВ, это проекция всего пространства состояний, поэтому каждой точке ФВ могут соответствовать разные энтропии. Обратимый цикл будет замкнутым в плоскости PV, но не все замкнутые циклы PV циклы обратимы.

Не должны ли все обратимые циклы, а не только цикл Карно, иметь нулевое изменение энтропии. Не означает ли это, что любая петля на плоскости PV будет иметь нулевое изменение энтропии?

Это было бы, если бы вы были в плоскости SV или SP, но не в плоскости PV.

Энтропия петель в плоскости PV
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v