Ними танезворотні процеси

Термодинамічна система характеризується певними термодинамічних параметрів. Ці параметри поділяються на екстенсивні та інтенсивні.

ЕКСТЕНСИВНІпараметри залежать від загальної кількості речовини в системі (наприклад, маса m, об'єм V).

ІНТЕНСИВНІне залежить від маси системи (тиск p, температура T, молярна концентрація n).

Зміна будь-якого з параметрів викликає зміну стану системи.Перехід термодинамічної системи з одного стану в інший відбувається внаслідок різних процесів.

Якщо в циклічному процесі (перехід системи з вихідного стану в кінцевий і повернення у вихідний) стан системи не змінюється, то такий процес називаютьЗворотним

(Зворотний перехід системи в початкове положення не вимагає додаткових витрат енергії ззовні).

Якщо в результаті такої послідовності переходів у системі відбуваються незворотні зміни, процеси називаютьсяНЕЗворотними(повернення системи у вихідний стан потребує витрат енергії ззовні).

Таким чином, оборотні процеси характеризуються відсутністю переходу енергії в тепло, а незворотні протікають із розсіюванням частини енергії в тепло.

Можливість перебігу термодинамічних процесів, їх напрямок та межа можуть характеризувати такі параметри системи, як ентропія та вільна енергія.

Під ЕНТРОПІЄЮ S розуміється відношення тепла Q, що виробляється в оборотному ізотермічному процесі, до абсолютної температури T, при якій протікає процес:

ЕНТРОПІЯ - ЦЕ ЗАХОДИ РОЗСІЮВАННЯ, а також НЕОБРАТИМОСТІ ПРОЦЕСУ.

Крім ентропії, в термодинаміці використовуєтьсяпоняття наведеної теплоти, під якою мають на увазі величину:Qпр =Q/T

28. Статистичне тлумачення ентропії. Другий початок термодинаміки.

Ентропія, ще, що вона є мірою розсіювання енергії, є і мірою ймовірності стану системи, тобто. має статистичний характер.

СТАТИСТИЧНИЙ ХАРАКТЕР ЕНТРОПІЇ було встановлено Л. Больцманом. За Больцманом, ентропія пов'язана з термодинамічною ймовірністю W логарифмічною залежністю:

S = k ln W, де k - постійна Больцмана (1,38 х 10 - ² Дж / К), ln - натуральний логарифм (за основою e = 2,71. ).

Термодинамічна ймовірність є кількість мікростанів, можливих у межах даного макростану.Це кількість способів, комбінацій елементів системи, за допомогою яких реалізується даний стан. На відміну від математичної ймовірності, термодинамічна ймовірність є дуже великою величиною. Вона знаходиться за формулою: W = N! / (N1! N2! N3!. Ni!), где:

N = N1 + N2 + N3 +. +Ni (Ni - число молекул в i-тому обсязі)

Друге початок термодинаміки у тому, що це процеси перетворення енергії протікають з розсіюванням частини енергії як тепла.

Ентропія та вільна енергіяпараметри стану системи, які характеризують як. можливість протікання термодинамічних процесів, так і їх напрям і межа.

Підентропією Sрозуміється відношення тепла Q, виробленого в оборотному ізотермічному процесі, до абсолютної температури T, за якої протікає процес:S = Q / T,

або якщо брати зміну ентропії: dS = - dQ / T. Звідси: dQ = T dS. Підставляючи значення dQ у 1-му законі термодинаміки, отримаємо: dU = dA+ TdS, де dA позначає досконалу роботу і називається зміноювільної енергії, позначивши його через dF, отримаємо:

dU = dF + TdS. Або, якщо брати не збільшення, а абсолютні величини: U = F + TS. внутрішня енергія системи дорівнює сумі вільної енергіїFта пов'язаної енергіїTS.Якщо процеси йдуть при постійній температурі, то пов'язана енергія визначається ентропією. Чим більша ентропія, тим більша кількість зв'язаної енергії. А чим більше в системі пов'язаної енергії, тим інтенсивніше розсіювання енергії в тепло і тим незворотнішим стає процес. Вільна енергія – це частина внутрішньої енергії системи, яка може бути використана для роботи.Другий закон термодинаміки:dS = dQ / T0.  всі процеси в природі йдуть у напрямку зменшення вільної енергії та збільшення ентропії. Перетворення енергії та здійснення роботи в системі будуть проходити доти, поки вільна енергія не стане рівною нулю, а ентропія максимальному значенню, цей стан називається термодинамічною рівновагою.

ОРГАНІЗМ ЯК ВІДКРИТА СИСТЕМА. ПОНЯТТЯ ПРОДУКЦІЇ І ПРИТОКУ ЕНТРОПІЇ У ВІДКРИТИХ СИСТЕМАХ.

Загальну зміну ентропії у відкритій системі, що обмінюється із зовнішнім середовищем енергією та речовиною, можна представити у вигляді:

dS =Qe/T +Qi/T = deS + diS(1), де deS – зміна ентропії за рахунок обміну із зовнішнім середовищем, diS – продукція ентропії в самій системі внаслідок незворотних процесів. Відповідно до рівняння (1), можливі такі три ситуації: 1)- deS = diS,тоді загальна зміна ентропії в організмі дорівнює нулю. 2)-deSdiS, тоdS0. 3)- deSdiS, то dS0. Таким чином, ентропія в організмі може залишатися постійною величиною, може збільшуватися і може навіть зменшуватися, якщо потік негативної ентропії з середовища в організм більше потоку ентропії, що утворюється в організмі. ентропії. У цьому вважається, що у організмі постійно продукується позитивна ентропія, та якщо з довкілля в організм постійно надходить негативна ентропія. У цьому треба сказати, що негативна ентропія - поняття умовне, під яким мається на увазі не запас упорядкованості, а вільна енергія, що надходить з їжею. У всіх випадках ентропія системи "організм - середовище" зростає, що знаходиться в повній відповідності до другого закону термодинаміки.

Рівняння (1) можна записати в диференційній формі:

dS/dt = deS/dt + diS/dt (2) де t - час. Це рівняння є математичним виразом другого закону термодинаміки живих організмів. Він говорить:ШВИДКІСТЬ ЗМІНИ ЕНТРОПІЇ В ОРГАНІЗМІ РІВНЯ АЛГЕБРАЇЧНОЇ СУМІ ШВИДКОСТІ ВИРОБНИЦТВА ЕНТРОПІЇ ВСЕРЕДИНІ ОРГАНІЗМУ І ШВИДКОСТІ НАДХОДЖЕННЯ ВІДПОВІДАЛЬНИКІВ>

Поняття про стаціонарний стан. Критерій стаціонарності. Теорема Пригожина.

Стан системи, при якому її параметри з часом не змінюються, але відбувається обмін речовиною та енергією з навколишнім середовищемназивається стаціонарним.

Критерієм стаціонарності системиє рівність нуля загальної зміни ентропії та вільної енергії всередині системи.

Теорема Пригожина:в стаціонарному стані швидкість зростання ентропії, обумовлена перебігом незворотних процесів, має позитивне та мінімальне з усіх можливих значення.