Детская энциклопедия

Меню сайта











Зачем ученому нужно знать энтропию?

Во всех реальных процессах, при которых система может сама любым необратимым путем самостоятельно переходить из одного состоя­ния в другое, общая энтропия всех участни­ков процесса может только возрастать.

Это и дает возможность исследователю зара­нее предсказать, как пойдет неизвестный про­цесс, заранее предвидеть, при каких условиях ему удастся заставить еще не изученную на опыте реакцию пойти в нужном направлении. Для этого ученому необходимо иметь сведения об энтропии всех участников процесса, включая источники теплоты.

Химическая реакция, как и любой другой процесс, связана с работой (в результате реак­ции могут выделяться или поглощаться газо­образные вещества или изменяться объемы реагирующих веществ и, следовательно, может совершаться работа расширения или реакция может протекать в химическом источнике тока и совершать электрическую работу и т. п.). Химическая реакция, как и любой другой про­цесс, всегда сопровождается обменом тепла с окружающей средой. Если реакция идет только с поглощением тепла, систему нужно нагревать. Если тепло выделяется — охлаждать.

Для проведения расчета очень удачно то, что энтропия источников работы не может изме­няться. Ведь в понятие «работа» не входят ни теплота, ни температура. Это очень сильно упрощает расчет энтропии.

Изменение энтропии источников теплоты нужно обязательно учитывать, хотя это и услож­няет задачу.

Если реакция, как и любой процесс, может быть проведена обратимо, то расчет изменения энтропии прост. В качестве примера мож­но рассмотреть любой изотермический процесс (испарение, плавление, изотермическое расшире­ние). В этом случае существует, кроме системы, только один источник тепла. Их температуры одинаковы. Тепло, поглощенное системой, отдано источником (нагревателем). Насколько увели­чилась энтропия системы, настолько же умень­шилась энтропия источника. Общее изменение энтропии равно нулю.

Это очень важное заключение справедливо для любых процессов, в которых участвует любое количество источников теплоты, если только эти процессы квазистатические — обра­тимые. Можно высказать общее положение: в любом обратимом процессе общее изме­нение энтропии равно нулю. Справедливо и обратное положение: если общее изменение энтропии равно нулю, то процесс обратимый. Такая зависимость очень важна. Она и позво­ляет ученому не наблюдать за процессом при всех условиях. Ему достаточно знать только начальное и конечное состояния системы и источ­ников теплоты, и он сможет судить, был ли этот процесс обратимым или нет.

Обратимый процесс в сущности никуда не идет, никуда не направлен. Это цепь равновес­ных состояний. Реальный, необратимый, неста­тический процесс такой особенностью не обла­дает, именно потому, что он не равновесный, он самопроизвольно идет только в одну сто­рону. Только в том направлении может идти реальный процесс, в котором общая энтро­пия, т. е. энтропия системы вместе с энтро­пией всех источников теплоты, может только возрастать. Обратное положение тоже справед­ливо: если общая энтропия возрастает, то про­цесс необратим и может самопроизвольно про­текать в нужном направлении.

Если расчет приводит к результату, согласно которому общая энтропия уменьшается, то про­цесс невозможен. В данном направлении он не пойдет. Всякие попытки осуществить такой процесс будут абсолютно безнадежны. Этот энтропийный принцип широко используется в науке и технике, и в первую очередь в химии и химической технологии, для суждения о том, можно ли осуществить нужную химическую реакцию или получить нужное вещество.

Для облегчения таких расчетов, часто очень сложных, существуют специальные справочные издания, в которых собраны в таблицы заранее рассчитанные значения энтропии различных химических соединений.





 
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