Немецкая Википедия гласит
Дас Дифференциал ist nach Clausius bei reversiblen Vorgängen zwischen Zuständen im Gleichgewicht das Verhältnis von übertragener Wärme и абсолютная температура :
Что переводится как
Согласно Клаузиусу, дифференциал для обратимых процессов между состояниями равновесия есть отношение между переданной теплотой и абсолютная температура :
Эта формулировка кажется мне запутанной. Зачем нужна обратимость ? Я не понимаю, почему это не должно быть верно для квазистатических необратимых процессов. Мы начинаем с состояния энтропии и каким-то образом мы достигаем . Поскольку энтропия по аксиоме не зависит от пути, не должно иметь значения, является ли путь обратимым или нет.
Дополнение: Многие в комментариях писали, что можно использовать обратимый процесс, начинающийся и приводящий к тому же состоянию равновесия, что и необратимый. Хотя это верно и является важной концепцией, мой вопрос был направлен на настоящую жару. которые передаются в систему в ходе необратимого процесса.
Связанные Фактическое определение энтропии
Зачем нужна обратимость? Я не понимаю, почему это не должно быть верно для квазистатических необратимых процессов.
Хотя это определение относится к обратимому переносу тепла, вы правы в том, что оно не ограничивается обратимым процессом, т. е. применимо и к необратимому процессу. Энтропия — это функция или свойство состояния, как и внутренняя энергия. Это означает, что разница в энтропии между двумя состояниями равновесия не зависит от пути или процесса между состояниями.
Итак, если у вас есть необратимый процесс, переводящий вас между двумя состояниями, вы можете определить изменение энтропии системы, предполагая любой удобный обратимый процесс между состояниями. Это также даст вам изменение энтропии для системы для необратимого процесса, поскольку энтропия является функцией состояния.
Однако, если процесс необратим, система генерирует энтропию. Чтобы вернуть систему в исходное состояние (выполнить цикл), сгенерированная энтропия должна быть передана в окружение, чтобы общее изменение энтропии (система + окружение)> 0 для полного цикла. Для обратимого цикла общее изменение энтропии = 0.
Надеюсь это поможет.
Одним из контрпримеров является квазистатическое необратимое адиабатическое свободное расширение. Здесь д и д , поэтому для этого необратимого процесса равенство неверно.
Просто для комментария;
Обсуждение здесь, кажется, смешивает два (три) разных типа «энтропии».
- Если вы говорите, что «энтропия есть величина состояния», то это то, что называется «обменной энтропией». Это определяется однозначно в зависимости от состояния (U, V, N), поэтому давайте представим это как математическую функцию с несколькими переменными. .
- Если вы говорите, что «энтропия увеличивается с уменьшением необратимых процессов», это называется «генерируемая энтропия». Выразим это символом .
- Мы определяем следующее. представляет собой изменение энтропии во всей системе за счет реакции между реакцией из к ;
Для получения более подробной информации об обмене/генерировании энтропии, пожалуйста, эта книга может быть полезна.
Обратите внимание, что поскольку не является государственной величиной, также не является государственной величиной.
Этот Q&A также включает в себя другую путаницу. Понятие «может ли эта реакция быть записана в виде кривой в пространстве УВН» и понятие «обратима эта реакция или нет» — разные понятия. В этом смысле пути реакции можно классифицировать с двух разных точек зрения; «записываемый/незаписываемый» и «обратимый/необратимый».
С точки зрения «доступно/недоступно для записи» пути реакции можно разделить на два типа;
- Реакция, которую нельзя записать в виде гладких кривых в пространстве состояний (пространство UVN): например, «адиабатическое свободное расширение
- Реакция, которую можно записать в виде гладкой кривой в пространстве состояний: квазистатический процесс — это псевдо-это.
Точка зрения «обратимый/необратимый» слишком запутанна, поэтому я опущу это определение. Однако существует четыре вида комбинаций:
Вероятно, третья — абстрактная ерунда (такого примера, вероятно, не существует.)
Кроме того, «адиабатическое свободное расширение» также путают с «квазистатическим адиабатическим расширением». Чтобы быть «квазистатическим», поршень должен контролироваться; двигаться немного, применяя тормоза. Это уже не бесплатное расширение. В процессе торможения поршня к системе прикладывается внешняя сила.
Теория Клаузиуса касается теплообмена с квазистатическим изменением объема . При неквазистатическом изменении объема (как при свободном расширении или при совершении какой-либо необратимой работы) вопрос приобретает иной смысл. В подходе Клаузиуса единственные изменения энтропии вызваны теплообменом, а не необратимым изменением объема.
Первоначально точка зрения Клаузиуса о необратимости состоит в следующем. Когда система обменивается теплом с окружающей средой (тепловая ванна), мы имеем:
Важно: «обратимый/необратимый» здесь относится к теплообмену, то есть к «системе + окружающей среде». Рассматривать процесс как обратимый/необратимый только для системы не имеет смысла и приводит к путанице.
Пишу просто неоднозначно. Это температура системы или температура окружающей среды? Дело в том, что при необратимом переносе тепла температура системы обычно даже не существует, так как внутри системы возникает градиент и она не имеет однородной температуры. Предполагая, что градиент распространяется на небольшой объем (незначительная энергия), мы можем сказать, что система почти везде имеет постоянную температуру. Тогда у нас есть .
В заключение, имеет смысл для обратимых процессов, и тогда это одновременно температура системы и окружающей среды. В противном случае, не существует в процессе и . Если температура внутри системы близка к однородной, то , даже для необратимого процесса.
ХимИнж
Чет Миллер
Боб Д
пользователь 224659
пользователь 224659
Боб Д
пользователь 224659
Чет Миллер