0000092 (3)

bez zmian w otoczeniu. Jest to jeden z aspektów drugiej zasady termodynamiki. Wszelkie procesy ustają, gdy znikną bodźce, układ znajdzie się wtedy w stanie równowagi.

Nasuwa się pytanie, czy istnieje jakieś uniwersalne kryterium pozwalające odróżnić procesy odwracalne od nieodwracalnych, ocenić stopień odchylenia od stanu równowagi, przewidzieć kierunek w jakim rozwinie się proces. Rolę tego rodzaju kryterium spełnia ważna wielkość zwana entropią S. Entropia jest funkcją stanu. Jak energia wewnętrzna U określa stan układu pod względem ilości energii, tak entropia określa go pod względem „jakości” energii, pod względem możliwości jej wykorzystania, np. do wykonania pracy. Zmiana stanu układu pociąga za sobą zmianę entropii o AS, przy czym wielkość tej zmiany zależy od tego, czy proces przebiega odwracalnie czy nieodwracalnie.

Entropia w procesach quasi-statycznych. Entropię S definiuje się tak, żeby jej przyrost AS w procesie quasi-statycznym był równy stosunkowi ilości ciepła AQ_k dostarczonego ciału do jego temperatury T

AQ_k

AS = —j—    proces quasi-statyczny    4.9

{k oznacza, że proces przekazywania ciepła odbywa się quasi-statycznie).

Przyrost entropii jest dodatni, gdy ciepło zostaje ciału dostarczone z otoczenia; jest ujemny, gdy ciało oddaje ciepło do otoczenia. Jeżeli temperatura w czasie przebiegu procesu ulega zmianie, ilość ciepła dQ_k dostarczona ciału powinna być tak mała, żeby można było przyjąć, że jego temperatura się nie zmieniła. W takim procesie, zwanym elementarnym, przyrost entropii wyrazi się różniczką

dS =

d Q_k T

proces quasi-statyczny, elementarny

W przemianie skończonej, przy przejściu układu ze stanu 1 do 2, zmiana jego entropii AS, wyraża się wzorem

^Tx

proces quasi-statyczny, skończony

AS = S₂—St =

r,

Można wykazać, że entropia układu izolowanego, w którym zachodzą procesy ąuasi--statycznc nie zmienia się (4.10), czyli że

AS =0, S = const układ izolowany, procesy quasi-statyczne    (4.10)

Wykażemy to na przykładzie. Układ składa się z dwóch ciał A i B (ryc. 4.3). Między tymi ciałami zachodzi wymiana ciepła w sposób odwracalny. Ciało A ma temperaturę 7\,

Ryc. 4.3. Wymiana ciepła między ciałami A i B jest odwracalna, jeżeli temperatury i T. różnią się nieskończenie mało; jest nieodwracalna, gdy różnice temperatur są skończone.

7* 99