Формулировка второго закона термодинамики
Второй закон (второе начало) термодинамики имеет множество формулировок, приведем некоторые из них:
2 закон термодинамики по Р. Клаузиусу:
Невозможен перевод тепла от более холодной системы к более горячей самопроизвольно.
2 закон термодинамики по У. Кельвину:
Невозможно осуществить такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы получение работы за счет теплоты, взятой от одного источника.
Если объяснять простыми словами Второй закон термодинамики, то его принцип сводится к определению процессов, протекающих самопроизвольно.
Самопроизвольное протекание процессов возможно только в том случае, когда происходит переход системы из менее вероятного состояния в более вероятное.
Самопроизвольные процессы. Энтропия процесса
Процессы называются самопроизвольными, если для их протекания не нужен посторонний источник энергии. Как правило, если в одном направлении процесс протекает самопроизвольно, то в обратном направлении он не будет являться самопроизвольным.
Факторы, влияющие на самопроизвольность протекания процесса
- Процессы, сопровождающиеся уменьшением энергии в системе (экзотермические процессы);
- Процессы, приводящие к хаотичности, неупорядоченности системы
При применении 2 закона термодинамики, важное значение имеет такая величина, как энтропия.
Энтропией S называется величина пропорциональная логарифму вероятности состояния W, которая показывает количество возможностей для осуществления данного состояния:
S=R*lnW/NA, где
R= 8,31 Дж/мольК — универсальная газовая постоянная;
NA = 6,02296*1023 моль-1
Энтропия выражается в Дж/(моль*К). Любому состоянию системы соответствует определенное ее значение.
Энтропия системы — это функция состояния, зависящая только от начального и конечного состояний и не зависящая от пути перехода. Так, для перехода из начального состояния 1 в состояние 2 ее изменение равно:
ΔS=S2 — S1
Все процессы, протекающие с увеличением энтропии приводят к росту беспорядка системы.
Т.о. энтропию можно рассматривать как меру неупорядоченности системы, т.е. S – количественная мера беспорядка.
Например, чем тверже вещество, тем выше порядок в системе и тем меньше значение S.
Энтропию можно увеличить, например, повышая температуру, плавлением, сублимацией твердого вещества, переводя жидкость в пар. Также она растет при химических реакциях, идущих с увеличением объема (например, диссоциация), при процессах расширения, растворения кристаллического вещества.
Для одного агрегатного состояния вещества энтропия тем выше, чем больше атомов входит в молекулу вещества.
Как и тепловые эффекты, энтропию принято относить к определенным условиям, соответствующие стандартным:
Т = 298,15 К, Р = 101,3 кПа.
При этих условиях энтропию называют стандартной – S0298.
