Физический смысл энтропии и эксергия тела

Рассмотрим необратимый процесс передачи теплоты Q от горячего тела с температурой Т₁ к более холодному телу с температурой Т₂. При этом будем считать, что Т₁>Т₂>Т₀ (Т₀ – температура окружающей среды).

Изменение энтропии первого тела (знак минус потому, что от первого тела отводится теплота, и, следовательно, его энтропия уменьшается).

Изменение энтропии второго тела , т.е. энтропия второго тела увеличивается.

Следовательно, суммарное изменение энтропии системы, состоящей из двух рассматриваемых тел, будет равно

(*)

Как и следовало ожидать, энтропия системы увеличилась.

Максимальное количество работы за счет теплоты Q может быть получено при осуществлении в температурном интервале от Т₁ до Т₀ цикла Карно. При этом термический КПД цикла:

след., макс. кол-во работы, которое можно получить с помощью теплоты Q:

Теоретическая работа, которая могла быть получена от второго тела (следует напомнить, что часть теплоты Q при совершении работы в цикле с двумя тепловыми источниками Т₁ и Т₂ в соответствии со 2 законом термодинамики должна быть сброшена в нижний приёмник Т₀):

В результате, рассматриваемый необратимый процесс сопровождается уменьшением работоспособности системы на величину

Подставляя в выражение (*), имеем:

(уравнение Гуи – Стодолы).

Это уравнение раскрывает физический смысл энтропии. Оказывается, что необратимые процессы перехода теплоты с более высокого на более низкий температурный уровень сопровождаются потерей работоспособности, т.е. деградацией энергии системы, а возрастание энтропии пропорционально этой потере работоспособности.

Максимально возможная работа, которую можно получить за счет теплоты, если холодным приемником является окружающая среда, называется эксергией Е этой теплоты.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: