38. Изменение энтропии в процессах

Энтропией называется параметр состояния, который зависит от приведенной теплоты (отношение q /T). Изменение энтропии вычисляется по формуле:

где q_1,2 количество теплоты, подведенной к рабочему телу или отведенной от него;

T_ср – средняя температура подведенной (или отведенной) теплоты.

Это соотношение определяет изменение энтропии от начального значения энтропии S₁ до конечного значения S₂

1) при q_1,2 > 0 (теплота подводится к рабочему телу) изменение энтропии положительно: S₂– S₁> 0, S₂> S₁, так как средняя термодинамическая температура должна быть всегда положительной, т. е. T_ср > 0. Иными словами, энтропия тела возрастает;

2) при q_1,2 < 0 (теплота отводится от рабочего тела) изменение энтропии отрицательно: S₂– S₁ <0, S₂ < S₁ т. е. энтропия тела снижается;

3) при q_1,2 = 0 (адиабатический процесс) изменение энтропии равно нулю: S₂ – S₁= 0, S₂ = S₁ т. е. энтропия тела остается постоянной. Процесс, в ходе которого значение энтропии не меняется, называется изоэнтропийным.

Для идеального газа получаем следующие выводы.

1. При изотермическом процессе вместо T_ср достаточно в уравнение энтропии подставлять значения температуры Т, так как T₁= T₂ = const.

2. Изменение энтропии при изохорном процессе равно:

S₂ – S₁ = 2,3mc_v lg(T₂ / T₁).

3. Изменение энтропии при изобарном процессе равно:

S₂ – S₁ = 2,3mc_p lg(T₂ / T₁).

где c_V – удельная теплоемкость в процессе с постоянным объемом;

c_p– удельная теплоемкость в процессе с постоянным давлением.

Таким образом, энтропия может увеличиваться (уменьшаться) при подведении (отведении) теплоты к произвольно взятому рабочему телу либо оставаться неизменной в случае отсутствия теплообмена. При совершении цикла энтропия рабочего тела также увеличиваетсяпри получении теплоты от источника либо уменьшается при отдаче теплоты источнику.

В реальныхпроцессах вследствие явления необратимости работоспособность теплового устройства снижается. Мерой таких потерь является энтропия: ее возрастание прямо зависит от потери количества работы.