Энтропия. Клаузиус теңсіздігі.

Қайтымсыз процестер өтетін оқшауланған жүйенің энтропиясы-ның өзгерісі өте ерекше болады. Дөңгелек қайтымсыз процестерде

қатынас орын алатынын (7.28)-ші өрнек тағайындайды. Бұл мына дер-бес теңдеудің

жалпылауынан шығады. Бұның өзі Карноның бірінші теормасының сал-дары болады. Мысалы, дене 1-ші тепе-теңдік күйден 2-ші тепе-теңдік күйге қайтымсыз өтетін тепе-теңдік процесті қарастырайық (7.5-сурет, тұтас сызық). Ауысудың қайтымсыз-дығы аралық күйлердің тепе-теңдік-сіз болатынын көрсетеді. Осы қайтымсыз ауысуда жүйенің энтропия-сы қалай өзгереді? Сұраққа жауап беру үшін, жүйені бастапқы күйіне басқа қайтымды жолмен (7.5-суретте пунктир сызық) қайтарайық.

Бұл дөңгелек процесс қайтымсыз, себебі оның бір бөлігі қайтым-сыз болады. Сондықтан, (7.28)-ші өрнек орын табады:

.

Бірақ бұл интеграл қарастырып отырған дөңгелек процеске былай жазылады:

. (7.54)

Бұл өрнектің оң жағындағы екінші мүше қайтымды процеске қатысты, демек

. (7.55)

Сондықтан, (7.54)-ші теңдеуді (7.55)-ті ескеріп, мына түрде жазамыз:

немесе

. (7.56)

Егер жүйе адиабатты оқшауланған болса, демек жылу көзінен оқшауланған, онда

және

,

немесе

. (7.57)

Осыдан, қайтымсыз процестер өтетін адиабатты оқшауланған жүйе-нің энтропиясы өседі.

Сонымен, оқшауланған жүйенің энтропиясы немесе тұрақты, немесе өседі.

Энтропияның ең маңызды ерекшеліктерінің біреуі болып – қай-тымсыз процестердегі энтропияның өсу заңы болады. Қайтымды про-цесс деген идеал процестің ұғымы болады. Қайтымды процестің кез келген кезеңінде жүйе тепе-теңдік күйде болуы қажет. Тепе-теңдік орнығуға уақыт керек, сондықтан процесс қайтымды болу үшін, ол өте баяу, тіпті шексіз баяу өтуі қажет, мұндайды нақты жағдайда жүзеге асыру мүмкін емес.

Оқшауланған жүйелердегі қайтымсыз процестің энтропиясы ылғи өсетінін тәжірибелік және теориялық зерттеулер нәтижелері дәлел-дейді. Энтропияның бұл қасиеті энергияның оқшауланған жүйелердегі кез келген процестерде сақталатын заңы сияқты.

Оқшауланған жүйелердегі энергияның сақталу қасиеті процестер-дің қандай бағытта өтетінін көрсететін функциясы бола алмайды. Жүйенің кез келген өзгерісінде процестің басында және соңында энер-гиясы бірдей, сондықтан ол бастапқы және соңғы күйлерді бірінен-бірін ажырата алмайды. Табиғи процестерде энтропия ылғи өседі, сон-дықтан процестің қандай бағытта өтуі мүмкін, қандай бағыты мүмкін емес, қай күйі алғашқы, қайсысы соңғы болатынын көрсете алады.

Егер әр түрлі температурадағы суды араластырсақ, онда араласу алдындағы судың екі массасының энтропиясының қосындысы аралық температурадағы араласқан судың энтропиясынан кіші болады. Ара-ласу процесі өздігінен өтуі мүмкін, бірақ араласқан массалардың бөлі-нуі, демек кері процесс мүмкін емес, себебі, онда энтропия кемиді.

Кез келген қайтымсыз процесте энтропияның өсуі шексіз емес, ол тек сол жүйеге қатысты белгілі максимал мәніне дейін жетеді. Энтро-пияның осы максимал мәні жүйенің тепе-теңдік күйіне сәйкес келеді. Қалай жүйе тепе-теңдік күйіне жетеді, солай күйінің барлық өзгеріс-тері сыртқы әсерсіз тоқталады.

Сондықтан, күй функциясы ретінде энтропияның энергиядан маңыз-ды айырмасы бар. Энергия жасалмайды, жойылмайды, энтропия бар-лық тепе-теңдікке өтетін процестерде үздіксіз пайда болады. Бірақ, пайда болған энтропия еш уақытта жойылмайды: энтропияның кемуі-мен өтетін кері процесс жүрмейді.

Қайтымсыз процестердегі энтропияның өсу заңын термодинами-каның екінші бастамасы деп атайды.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: