Детская энциклопедия

Меню сайта











Зачем нужно понятие энтропия. Тоже трудная глава

Химики совсем недавно завершили синтез алмазов. Всего несколько лет назад ученые об этом только мечтали. Столько уже было в ис­тории науки неудачных, бесплодных попыток!

Сверкающие драгоценные камни теперь не в сказке, а наяву растут в бронированной аппа­ратуре, под высоким давлением, при высокой температуре. На заводе синтетических алмазов могут быть теперь изготовлены самые настоя­щие алмазы, и при этом столько, сколько их нужно технике. Разве это не подлинное чудо? Это замечательный пример того, как наука сумела осуществить сказочную мечту.

Технология синтеза алмаза трудна и слож­на. Конечно, очень нелегко рассчитать и по­строить мощную и сложную аппаратуру. Не­просто создать в ней нужное давление в сотни тысяч атмосфер. Очень трудно при этом поддер­живать высокую температуру. Но все это легко и просто по сравнению с самой главной, с самой большой трудностью, по сравнению с основной проблемой — как узнать, при каких условиях, в каких реакциях углерод может приобретать форму алмаза. Это проблема теоретического расчета, без ее решения эмпирический поиск безнадежен. Если преодолена эта трудность, все остальное разрешимо.

Проблема промышленного синтеза алмазов— пример типичной термодинамической задачи. Очень странные процессы использует термоди­намика для своих расчетов. Квазистатический воображаемый процесс — это цепь почти равно­весных состояний системы. Меняется квазиста­тический процесс на обратный — меняются на обратные и передали теплоты и работы. Абсолют­ные их значения остаются прежними. После про­текания обратимого процесса можно восстано­вить первоначальные состояния всех его участ­ников — самой системы, источников тепла, источ­ников работы — без каких-либо изменений в окружающей среде, т. е. в остальном мире. К обра­тимому, квазистатическому процессу предъяв­ляются взаимно противоречивые требования: быть процессом и быть равновесием, т. е. не быть процессом. Чтобы осуществить такой про­цесс, нужны идеальные условия, подобные тем, которые были установлены в цикле Карно.

Все реальные процессы, протекающие в дей­ствительности, нестатические — все они необра­тимы. Их нельзя по желанию провести в пря­мом и обратном направлении, не оставив ника­кого следа в окружающем мире. У всех измене­ний в природе есть определенное направление.

Термодинамика должна помочь исследова­телям заранее узнать, пойдет ли реальный процесс, не осуществляя его в действительно­сти. Это ее основная задача. Для этого и нужно понятие «энтропия».

Энтропия — это свойство системы, которое полностью определяется состоянием системы. Ка­кими бы путями ни перешла система из одного состояния в другое, изменение ее энтропии будет всегда одно и то же. Но вычислять изменение эн­тропии термодинамика умеет и может только на квазистатических, обратимых путях. В этом случае изменение энтропии точно равно сумме приведенных теплот:

 

 

 Если же в системе происходили необрати­мые, нестатические процессы, если в ней проте­кали процессы теплопередачи при конечных перепадах температуры, процессы, связанные с трением, любые реальные процессы, а началь­ное и конечное состояния при этом были теми же самыми, то изменение энтропии будет обяза­тельно точно таким же, но сумма приведенных теплот в необратимом процессе уже не будет равна изменению энтропии.

Вот поэтому-то термодинамика рассматри­вает и изучает придуманные, несуществующие квазистатические процессы. Они дают возмож­ность рассчитать и определить изменение энтро­пии для реальных процессов, для которых непо­средственно сделать это нельзя.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016