biotermo9

1 Entropia - f-cja stanu określająca, w jakim kierunku mogą zachodzić procesy w u izolowanym

a)    procesy odwracalne i nieodwracalne

•    Proces definiuje się jako odwracalny, jeżeli może zachodzić w pewnym kierunku, jak i wracać do stanu wyjściowego bez pozostawiania zmian w otoczeniu. Jest to np. ruch wahadłowy albo procesy quasi-statyczne (tzn zachodzące tak wolno, że w żadnym momencie procesu nic zostaje naruszona równowaga układu z otoczeniem). Proces odwracalny to pojęcie zjawiska idealnego, w przyrodzie nie zachodzi

•    Procesy zachodzące w przyrodzie wiążą się generalnie z PRZEPŁYWAMI (energii, materii itp.) -> przepływ jest warunkowany przez BODZIEC TERMODYNAMICZNY, ale trwanie przepływu niszczy bodziec

• Uporządkowanie układu jest tworzone przez jego strukturę oraz obecność bodźców termodynamicznych

•    Stan równowagi - stan, w którym ustają przepływy, maksymalne nieuporządkowanie

dfQe

r

b)    ENTROPIA-DEFINICJE:    _ J C ><0

AS    n 2. t.

Definicja różniczkowa (Clausius): js -

r

W procesie odwracalnym - quasi-statycznym, dodanie ciepła do układu równa się „dodaniu nieuporządkowania (ć?Q), ale wzrost nieuporządkowana jest tym mniejszy, im wyższy jest początkowy jego stopień (stąd T w mianowniku)

W procesie nieodwracalnym przyrost dS jest równy sumie cQ dodanego ciepła, plus oQ ciepła nieskompensowanego - wynikającego z pokonywania oporów, procesów chemicznych itd.

Definicja statystyczna (Boltzmann) ^ — f- Jj-^ Q J

►    Entropia jest proporcjonalna do logarytmu naturalnego ilości mikrostanów (sposobów, w jaki z elementów mikroskopowych układu można uzyskać dany stan makroskopowy).

►    k jest stałą Boltznianna

►    Okazało się, że powyższa wielkość zgadza się z wielkościami wynikającymi z definicji

Clausiusa    „ruj/wt

„W układzie izolowanym procesy mogą zachodzić jedynie w kierunku wzrostu entropii, w stanie równowagi entropia przyjmuje wartość maksymalną”

w.

P 2

^S=^V-^=*ln-p=*In-^

W t    P i

W układzie izolowanym entropia nie może maleć

W układzie wymieniającym ciepło z otoczeniem dS nie może być mniejsze od 0Q_C / T