|
Меню сайта
Статистика
|
Зачем ученому нужно знать энтропию?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.
|
ПОИСК
Block title
|
