Bài giảng Sinh - Lý sinh - Bài 4: Entropy và nguyên lý tăng Entropy - ThS. Nguyễn Khắc Điền

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.

Bài 4ENTROPY 

VI.  Bài t p tr c nghi m.ậ ắ ệ

VI.  Bài t p tr c nghi m.ậ ắ ệ

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

T   các  bi u  th c  v   hi u  su t  c a  đ ng  c  ừ ể ứ ề ệ ấ ủ ộ ơnhi t và đ ng c  Carnot ta có:ệ ộ ơ

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

T ng đ i s  c a đ i lổ ạ ố ủ ạ ượng Q/T trong chu trình Carnot là b ng khôngằ  

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

Các c p hai đ ặ ườ ng đ ng nhi t  ẳ ệ

đ ượ c  th c  hi n  hai  l n  theo  ự ệ ầ hai chi u ng ề ượ c nhau nên kh   ử nhau.

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

Các c p hai đ ặ ườ ng đ ng nhi t  ẳ ệ

đ ượ c  th c  hi n  hai  l n  theo  ự ệ ầ hai chi u ng ề ượ c nhau nên kh   ử nhau.

M t chu trình thu n ngh ch b t  ộ ậ ị ấ

k   có  th   coi  nh   đ ỳ ể ư ượ c  t o  ạ

thành  t   m t  s   r t  l n  các  ừ ộ ố ấ ớ

chu trình Carnot nguyên tố.

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

I. Bi u th c đ nh lể ứ ị ượng c a Nguyên lý th  II.ủ ứ

Đi u ki n ch ng t  m t  đ i lề ệ ứ ỏ ộ ạ ượng x nào đó là 

Đ  bi n thiên entropy ch  ph  thu c vào entropy ộ ế ỉ ụ ộ

c a tr ng thái đ u a và tr ng thái cu i b c a h ủ ạ ầ ạ ố ủ ệ

Đ  bi n thiên entropy ch  ph  thu c vào entropy ộ ế ỉ ụ ộ

c a tr ng thái đ u a và tr ng thái cu i b c a h ủ ạ ầ ạ ố ủ ệ

Entropy  c a  m t  tr ng ủ ộ ạ

thái  có  th   xác  đ nh  sai ể ị

kém nhau m t h ng s ộ ằ ố

1. Hàm entropy.II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.

Quá  trình  thu n  ngh ch  (quá  trình  không  có ậ ị

ma sát)

Entropy  c a  h   có  th   tăng,ủ ệ ể  gi m  ho c  không ả ặ

đ i. Nh ng entropy c a h  c ng môi trổ ư ủ ệ ộ ường gi  ữnguyên không đ i.ổ

2. Nguyên lý tăng entropy.II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.

Ví d : Xét s  dãn n  c a khí lý tụ ự ở ủ ưởng vào chân không trong bình cách nhi t. ệ

2. Nguyên lý tăng entropy.II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.

Quá  trình  thu n  ngh ch  (quá  trình  không  có ậ ị

ma sát)

Entropy  c a  h   có  th   tăng,ủ ệ ể  gi m  ho c  không ả ặ

đ i. Nh ng entropy c a h  c ng môi trổ ư ủ ệ ộ ường gi  ữnguyên không đ i.ổ

Theo nguyên ký th  nh t A = 0; Q = ứ ấ

0Tính  s   bi n  thiên  c a  entropy  trong  quá  trình ự ế ủthu n ngh ch nào đó có tr ng thái đ u và tr ng ậ ị ạ ầ ạthái  cu i  trùng  v i  tr ng  thái  đ u  và  tr ng  thái ố ớ ạ ầ ạ

Ví d : Xét s  dãn n  c a khí lý tụ ự ở ủ ưởng vào chân không trong bình cách nhi t. ệ

cu i c a quá trình dãn khí vào chân không. ố ủ

Phát bi u nguyên lý:ể

V i  quá  tr nh  nhi t  đ ng  th c  t   x y  ra  trong  ớ ị ệ ộ ự ế ả

m t h  cô l p, entropy c a h  luôn luôn tăng ộ ệ ậ ủ ệ

III.  Entropy  và  nguyên  lý  th   II  c a  nhi t ứ ủ ệ

đ ng.ộ

III.  Entropy  và  nguyên  lý  th   II  c a  nhi t ứ ủ ệ

đ ng.ộ

Theo phát bi u c a ể ủ Thomson v  nguyên lý II:ề

Không th  ch  t o đ ể ế ạ ượ c đ ng c  vĩnh c u lo i  ộ ơ ử ạ hai.

Gi  sả ử t n t i đ ng c  vĩnh c u ồ ạ ộ ơ ử lo i haiạ :

Vì v yậ  tác nhân c a đ ng củ ộ ơ ch  nh n nhi t t  ỉ ậ ệ ừ

m t ngu n nhi t. Ngu n nhi t này chính là môi ộ ồ ệ ồ ệ

trường  c a  h   Entropy  c a  môi  trủ ệ ủ ường  gi m ảsau m t chu kộ ỳ. Đi u này trái v i nguyên lý tăng ề ớentropy.

III.  Entropy  và  nguyên  lý  th   II  c a  nhi t ứ ủ ệ

đ ng.ộ

III.  Entropy  và  nguyên  lý  th   II  c a  nhi t ứ ủ ệ

đ ng.ộ

Theo phát bi u c a ể ủ Clausius v  nguyên lý II:ề

Nhi t không th  t  truy n t  v t l nh sang v t  ệ ể ự ề ừ ậ ạ ậ nóng h n mà không kèm theo s  bi n đ i nào c ơ ự ế ổ ả

Gi  sả ử t n t i ồ ạ máy l nh ạ vĩnh c u:ử

Đ i  v i  máy  làm  l nh  vĩnh  c u  môi  trố ớ ạ ử ường  là hai ngu n nhi t Tồ ệ 1 và T2. S  bi n thiên entropy ự ế

c a môi trủ ường là:

Theo phát bi u c a ể ủ Thomson v  nguyên lý II:ề

Không th  ch  t o đ ể ế ạ ượ c đ ng c  vĩnh c u lo i  ộ ơ ử ạ hai.

Gi  sả ử t n t i đ ng c  vĩnh c u ồ ạ ộ ơ ử lo i haiạ :

Vì v yậ  tác nhân c a đ ng củ ộ ơ ch  nh n nhi t t  ỉ ậ ệ ừ

m t ngu n nhi t. Ngu n nhi t này chính là môi ộ ồ ệ ồ ệ

trường  c a  h   Entropy  c a  môi  trủ ệ ủ ường  gi m ảsau m t chu kộ ỳ. Đi u này trái v i nguyên lý tăng ề ớentropy.

III.  Entropy  và  nguyên  lý  th   II  c a  nhi t ứ ủ ệ

đ ng.ộ

III.  Entropy  và  nguyên  lý  th   II  c a  nhi t ứ ủ ệ

đ ng.ộ

Theo phát bi u c a ể ủ Clausius v  nguyên lý II:ề

Nhi t không th  t  truy n t  v t l nh sang v t  ệ ể ự ề ừ ậ ạ ậ nóng h n mà không kèm theo s  bi n đ i nào c ơ ự ế ổ ả

Vì  T1  >  T2  nên  ∆S  <  0  Đi u  này  cũng  trái  v i ề ớnguyên lý tăng entropy.  

Gi  sả ử t n t i ồ ạ máy l nh ạ vĩnh c u:ử

Đ i  v i  máy  làm  l nh  vĩnh  c u  môi  trố ớ ạ ử ường  là hai ngu n nhi t Tồ ệ 1 và T2. S  bi n thiên entropy ự ế

c a môi trủ ường là:

III.  Entropy  và  nguyên  lý  th   II  c a  nhi t ứ ủ ệ

đ ng.ộ

III.  Entropy  và  nguyên  lý  th   II  c a  nhi t ứ ủ ệ

đ ng.ộ

Nguyên lý hai có th  phát bi u theo cách khác:ể ể

Entropy c a h  c ng môi tr ủ ệ ộ ườ ng ho c gi  không  ặ ữ

đ i  ho c  tăng  khi  có  quá  trình  nhi t  đ ng  đ a  ổ ặ ệ ộ ư

h   t   m t  tr ng  thái  cân  b ng  này  đ n  m t  ệ ừ ộ ạ ằ ế ộ

tr ng thái cân b ng khác ạ ằ

Theo phát bi u c a ể ủ Clausius v  nguyên lý II:ề

Nhi t không th  t  truy n t  v t l nh sang v t  ệ ể ự ề ừ ậ ạ ậ nóng h n mà không kèm theo s  bi n đ i nào c ơ ự ế ổ ả

Vì  T1  >  T2  nên  ∆S  <  0  Đi u  này  cũng  trái  v i ề ớnguyên lý tăng entropy.  

Entropy  là  đ i  l ạ ượ ng  ch   h ỉ ướ ng  c a  th i  ủ ờ

Năng lượng c a vũ tr  không thay đ i.ủ ụ ổ

Entropy c a vũ tr  luôn tăng.ủ ụ

IV. Ý nghĩa c a entropy.ủ

IV. Ý nghĩa c a entropy.ủ