Nội dung của bài giảng: Biểu thức định lượng của Nguyên lý thứ II, hàm entropy và nguyên lý tăng entropy, entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động, ý nghĩa của entropy. Mời các bạn cùng tham khảo. Nội dung của bài giảng: Biểu thức định lượng của Nguyên lý thứ II, hàm entropy và nguyên lý tăng entropy, entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động, ý nghĩa của entropy. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1Bài 4 ENTROPY
VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY
Bài 4
ENTROPY
VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY
HỌC VIỆN Y – DƯỢC HỌC CỔ TRUYỀN VIỆT NAM
BỘ MÔN SINH – LÝ SINH
Giảng viên: ThS Nguyễn Khắc Điền Email: nguyenkhacdien@gmail.com Điện thoại: 0904005714
Trang 2VI Bài tập trắc nghiệm.
NỘI DUNG BÀI GIẢNG
I Biểu thức định lượng của Nguyên lý thứ II.
II Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
III Entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động.
V Ý nghĩa của entropy.
Trang 3Từ các biểu thức về hiệu suất của động cơ nhiệt
và động cơ Carnot ta có:
I Biểu thức định lượng của Nguyên lý thứ II.
Tổng đại số của đại lượng Q/T trong chu trình Carnot là bằng không
Trang 4I Biểu thức định lượng của Nguyên lý thứ II.
Trang 5I Biểu thức định lượng của Nguyên lý thứ II.
Một chu trình thuận nghịch bất
kỳ có thể coi như được tạo
thành từ một số rất lớn các chu
trình Carnot nguyên tố.
Trang 6I Biểu thức định lượng của Nguyên lý thứ II.
Xét một chu trình thuận nghịch bất kỳ
Tổng đại số của đại lượng Q/T bằng không trong các chu trình thuận nghịch bất kỳ
Nếu chu trình không thuận nghịch thì:
Biểu thức định lượng tổng quát của nguyên lý II:
P
V
P
V
Trang 7Điều kiện chứng tỏ một đại lượng x nào đó là biến
Trang 8II Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
Điều kiện chứng tỏ một đại lượng x nào đó là biến
Trang 9Độ biến thiên entropy chỉ phụ thuộc vào entropy của trạng thái đầu a và trạng thái cuối b của hệ.
Trang 10Độ biến thiên entropy chỉ phụ thuộc vào entropy của trạng thái đầu a và trạng thái cuối b của hệ.
Entropy của một trạng thái
Trang 11Quá trình thuận nghịch (quá trình không có
ma sát).
Entropy của hệ có thể tăng, giảm hoặc không đổi Nhưng entropy của hệ cộng môi trường giữ nguyên không đổi
2 Nguyên lý tăng entropy.
II Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
Trang 12Quá trình không thuận nghịch.
Khí dãn nở vào chân không nên A = 0
Bình cách nhiệt với môi trường nên Q = 0
2 Nguyên lý tăng entropy.
II Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
Quá trình thuận nghịch (quá trình không có
ma sát).
Entropy của hệ có thể tăng, giảm hoặc không đổi Nhưng entropy của hệ cộng môi trường giữ nguyên không đổi
Trang 13Theo nguyên ký thứ nhất A = 0; Q = 0
Tính sự biến thiên của entropy trong quá trình thuận nghịch nào đó có trạng thái đầu và trạng thái cuối trùng với trạng thái đầu và trạng thái cuối của quá trình dãn khí vào chân không
∆U = 0
Ví dụ: Xét sự dãn nở của khí lý tưởng vào chân không trong bình cách nhiệt
Quá trình không thuận nghịch.
2 Nguyên lý tăng entropy.
II Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
Khí dãn nở vào chân không nên A = 0
Bình cách nhiệt với môi trường nên Q = 0
Trang 14Quá trình không thuận nghịch.
2 Nguyên lý tăng entropy.
II Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
Tính sự biến thiên của entropy trong quá trình thuận nghịch nào đó có trạng thái đầu và trạng thái cuối trùng với trạng thái đầu và trạng thái cuối của quá trình dãn khí vào chân không
Trang 15∆U = 0 vậy Q = A, do đó:
Công sinh ra trong quá trình đẳng nhiệt:
Quá trình không thuận nghịch.
2 Nguyên lý tăng entropy.
II Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
Trang 16Vì Vb > Va, nên entropy tăng
Phát biểu nguyên lý:
Với quá trịnh nhiệt động thực tế xảy ra trong một
hệ cô lập, entropy của hệ luôn luôn tăng.
Quá trình không thuận nghịch.
2 Nguyên lý tăng entropy.
II Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
∆U = 0 vậy Q = A, do đó:
Công sinh ra trong quá trình đẳng nhiệt:
Trang 17III Entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động.
III Entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động.
Theo phát biểu của Thomson về nguyên lý II:
Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại hai.
Giả sử tồn tại động cơ vĩnh cửu loại hai:
Vì vậy tác nhân của động cơ chỉ nhận nhiệt từ một nguồn nhiệt Nguồn nhiệt này chính là môi trường của hệ Entropy của môi trường giảm sau một chu
kỳ Điều này trái với nguyên lý tăng entropy.
Trang 18III Entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động.
III Entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động.
Theo phát biểu của Clausius về nguyên lý II:
Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn mà không kèm theo sự biến đổi nào cả.
Giả sử tồn tại máy lạnh vĩnh cửu:
Đối với máy làm lạnh vĩnh cửu môi trường là hai nguồn nhiệt T1 và T2 Sự biến thiên entropy của môi trường là:
Theo phát biểu của Thomson về nguyên lý II:
Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại hai.
Giả sử tồn tại động cơ vĩnh cửu loại hai:
Vì vậy tác nhân của động cơ chỉ nhận nhiệt từ một nguồn nhiệt Nguồn nhiệt này chính là môi trường của hệ Entropy của môi trường giảm sau một chu
kỳ Điều này trái với nguyên lý tăng entropy.
Trang 19III Entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động.
III Entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động.
Theo phát biểu của Clausius về nguyên lý II:
Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn mà không kèm theo sự biến đổi nào cả.
Vì T1 > T2 nên ∆S < 0 Điều này cũng trái với
nguyên lý tăng entropy
Giả sử tồn tại máy lạnh vĩnh cửu:
Đối với máy làm lạnh vĩnh cửu môi trường là hai nguồn nhiệt T1 và T2 Sự biến thiên entropy của môi trường là:
Trang 20III Entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động.
III Entropy và nguyên lý thứ II của nhiệt động.
Nguyên lý hai có thể phát biểu theo cách khác:
Entropy của hệ cộng môi trường hoặc giữ không đổi hoặc tăng khi có quá trình nhiệt động đưa hệ
từ một trạng thái cân bằng này đến một trạng thái cân bằng khác.
Theo phát biểu của Clausius về nguyên lý II:
Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn mà không kèm theo sự biến đổi nào cả.
Vì T1 > T2 nên ∆S < 0 Điều này cũng trái với
nguyên lý tăng entropy
Trang 21Entropy là đại lượng chỉ hướng của thời gian.
Entropy là thước đo mức độ hỗn độn của nguyên tử.
Khi entropy tăng thì mức độ hỗn độn của nguyên
tử cũng tăng
Năng lượng của vũ trụ không thay đổi
Entropy của vũ trụ luôn tăng
IV Ý nghĩa của entropy.