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.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Sinh - Lý sinh - Bài 4: Entropy và nguyên lý tăng Entropy - ThS. Nguyễn Khắc Điền
- HỌC VIỆN Y – DƯỢC HỌC CỔ TRUYỀN VIỆT NAM
BỘ MÔN SINH – LÝ SINH
Bài 4
Bài 4
ENTROPY
ENTROPY
VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY
VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY
Giảng viên: ThS Nguyễn Khắc Điền
Email: nguyenkhacdien@gmail.com
Điện thoại: 0904005714
- N
NỘỘI DUNG BÀI GI
I DUNG BÀI GIẢẢNG
NG
I. Bi
I. Biểểu th
u thứức đ
c địịnh l ượng c
nh lượ ng củủa Nguyên lý th
a Nguyên lý thứứ II.
II.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
III.
III. Entropy
Entropy và
và nguyên
nguyên lý
lý th ứ II
thứ II ccủ
ủa
a nhi
nhiệệt t
đđộ
ộng.
ng.
V. Ý nghĩa c
V. Ý nghĩa củủa entropy.
a entropy.
VI. Bài t
VI. Bài tậập tr
p trắắc nghi
c nghiệệm.
m.
- I. Bi
I. Biểểu th
u thứức đ
c địịnh l ượng c
nh lượ ng củủa Nguyên lý th
a Nguyên lý thứứ II.
II.
Từ các biểu thức về hiệu suất của động cơ
nhiệt và động cơ Carnot ta có:
Tổng đại số của đại lượng Q/T trong chu trình
Carnot là bằng không.
- I. Bi
I. Biểểu th
u thứức đ
c địịnh l ượng c
nh lượ ng củủa Nguyên lý th
a Nguyên lý thứứ II.
II.
Từ các
Xét m ột chu trình thu
biểu thức vậền ngh
hiệu ịch b
suấất t k
củỳa
. động cơ
nhiPệt và động cơ Carnot ta có:
P
V V
Tổ
M ng đại số ậcn ngh
ột chu trình thu ủa ịđch b
ại ấlt ượCác c
ng Q/T trong
ặp hai đ chu
ường đ trình
ẳng nhi ệt
kỳ có thể coi như được tạo được thực hiện hai lần theo
Carnot là b ằ ng không .
thành từ một số rất lớn các hai chiều ngược nhau nên khử
chu trình Carnot nguyên tố. nhau.
- I. Bi
I. Biểểu th
u thứức đ
c địịnh l ượng c
nh lượ ng củủa Nguyên lý th
a Nguyên lý thứứ II.
II.
Xét một chu trình thuận nghịch bất kỳ.
P P
V V
Một chu trình thuận nghịch bất Các cặp hai đường đẳng nhiệt
kỳ có thể coi như được tạo được thực hiện hai lần theo
thành từ một số rất lớn các hai chiều ngược nhau nên khử
chu trình Carnot nguyên tố. nhau.
- I. Bi
I. Biểểu th
u thứức đ
c địịnh l ượng c
nh lượ ng củủa Nguyên lý th
a Nguyên lý thứứ II.
II.
Xét một chu trình thuận nghịch bất kỳ.
TổPng đại số của đại lượPng Q/T bằng không
trong các chu trình thuận nghịch bất kỳ.
Nếu chu trình không thuận nghịch thì:
V ổng quát của nguyên lý II
Biểu thức định lượng t V :
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
1. Hàm entropy.
Điều kiện chứng tỏ một đại lượng x nào đó là
biến số trạng thái là:
dQ/T là vi phân của một hàm trạng thái nào đó,
hàm mới này gọi là entropy của một hệ và ký
hiệu là chữ S
Trong hệ SI đơn vị của entropy là J/K
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
1. Hàm entropy.
Điều ki
Xét m ột chu trình thu
ện chứng tỏ m ậộ
n t đại lượng x nào đó là
ngh
bi ến s
ịch ố tr
đượạng thái là:
c tạo thành
từ hai quá trình thuận
nghịch a1b và b2a
dQ/T là vi phân của một hàm trạng thái nào đó,
hàm mới này gọi là entropy của một hệ và ký
hiệu là chữ S
Trong hệ SI đơn vị của entropy là J/K
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
1. Hàm entropy.
Xét một chu trình thuận
nghịch được tạo thành
từ hai quá trình thuận
nghịch a1b và b2a
Độ biến thiên entropy chỉ phụ thuộc vào entropy
của trạng thái đầu a và trạng thái cuối b của hệ.
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
1. Hàm entropy.
Entropy của một trạng
thái có thể xác định sai
kém nhau một hằng số.
Độ biến thiên entropy chỉ phụ thuộc vào entropy
của trạng thái đầu a và trạng thái cuối b của hệ.
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
2. Nguyên lý tăng entropy.
Quá trình thuận nghịch (quá trình không có
ma sát).
Entropy của hệ có thể tăng, giảm hoặc không
đổi. Nhưng entropy của hệ cộng môi trường giữ
nguyên không đổi.
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
2. Nguyên lý tăng entropy.
Quá trình không thu
Quá ận ngh
trình thuận ngh ịch. trình không có
ịch (quá
ma sát).
Ví dụ: Xét sự dãn nở của khí lý tưởng vào chân
không trong bình cách nhiệt.
Khí dãn nở vào chân không nên A = 0.
của ệ
Bình cách nhi
Entropy hệ ới môi tr
t v có thể tăng,
ường nên Q = 0
giảm hoặc không
đVổậi. Nh ưng entropy của hệ cộng môi trường giữ
y: ∆S = 0.
Kết luận này ổ
nguyên không đ sai i. vì đối với quá trình không
thuận nghịch, biến thiên entropy không thể bằng
không.
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
2. Nguyên lý tăng entropy.
Quá trình không thuận nghịch.
Ví dụ: Xét sự dãn nở của khí lý tưởng vào chân
không trong bình cách nhiệt.
Theo nguyên ký th
Khí dãn n ứ nhất A = 0; Q = ∆U = 0
ở vào chân không nên A = 0.
0
Bình cách nhi ệ t v ới môi tr ườ ng nên Q = 0
Tính sự biến thiên của entropy trong quá trình
V ậ y: ∆S = 0.
thuận nghịch nào đó có trạng thái đầu và trạng
K ế t lu ận này sai vì đ ố i v ớ i quá trình không
thái cuối trùng với trạng thái đầu và trạng thái
thu ậ n ngh ịch, bi ế n thiên entropy không th
cuối của quá trình dãn khí vào chân không. ể b ằng
không.
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
2. Nguyên lý tăng entropy.
Quá trình không thuận nghịch.
Ví dụ: Xét sự dãn nở của khí lý tưởng vào chân
không trong bình cách nhiệt.
Theo nguyên ký thứ nhất A = 0; Q = ∆U = 0
0
∆U = s0 ự(quá
Tính biến thiên của entropy trong quá trình
thu ận này
trình nghlà ịch nào đó có trạng thái đầu và trạng
quá trình
thái cu ố
đẳng nhiệt)
i trùng v ới tr ạng thái đầ u và trạng thái
cuối của quá trình dãn khí vào chân không.
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
2. Nguyên lý tăng entropy.
Quá trình không thuận nghịch.
Ví dụ: Xét sự dãn nở của khí lý tưởng vào chân
∆U = 0 v ậy Q = A, do đó: ệt.
không trong bình cách nhi
Theo nguyên ký thứ nhất A = 0; Q = ∆U = 0
Công sinh ra trong quá trình đ
0 ẳng
∆U = 0 (quá
nhiệt:
trình này là
quá trình
đẳng nhiệt)
- II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
II. Hàm entropy và nguyên lý tăng entropy.
2. Nguyên lý tăng entropy.
Quá trình không thuận nghịch.
∆U = 0 vậy Q = A, do đó:
Vì Vb > Va, nên entropy tăng ẳng
Công sinh ra trong quá trình đ
nhiệt:
Phát biểu nguyên lý:
Với quá trịnh nhiệt động thực tế xảy ra trong
một hệ cô lập, entropy của hệ luôn luôn tăng.
- III.
III. Entropy
Entropy và
và nguyên
nguyên lý
lý th ứ II
thứ II ccủ
ủa
a nhi
nhiệệt t
đđộ
ộng.
ng.
Theo phát biểu của Thomson về nguyên lý II:
Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại
hai.
Giả sử tồn tại động cơ vĩnh cửu loại hai:
Vì vậy tác nhân của động cơ chỉ nhận nhiệt từ
một nguồn nhiệt. Nguồn nhiệt này chính là môi
trường của hệ. Entropy của môi trường giảm
sau một chu kỳ. Điều này trái với nguyên lý tăng
entropy.
- III.
III. Entropy
Entropy và
và nguyên
nguyên lý
lý th ứ II
thứ II ccủ
ủa
a nhi
nhiệệt t
đđộ
ộng.
ng.
Theo phát biểu của Thomson v
Clausius vềề nguyên lý II:
nguyên lý II:
ệt không th
Không th
Nhi ể chếể ạo đ
t t ự truy
ược đ
ền tộừng c
vậơt l vĩnh c
ạnh sang v
ửu loạ
ật
i
nóng hơn mà không kèm theo sự biến đổi nào cả.
hai.
Giả
Gi sử t
ả s ử tồ n tạ
ồn t ại đ ộng c
i máy l ạơ vĩnh cửửu u:loại hai:
vĩnh c
nh
Đối ậvyớ tác nhân c
Vì v i máy làm ủlạ a đ
nh ộng c
vĩnh ơc chửu ỉ nh
môi ận nhi
trườệ ừ
t tlà
ng
m ột ngu
hai nguồồn n nhi
nhiệệt t. Ngu ồn nhi
T1 và T . Sự ệ bi
t này chính là môi
ến thiên entropy
2
tr ườ ng c ủa h
của môi trường là: ệ. Entropy c ủ a môi tr ườ ng giả m
sau một chu kỳ. Điều này trái với nguyên lý tăng
entropy.
- III.
III. Entropy
Entropy và
và nguyên
nguyên lý
lý th ứ II
thứ II ccủ
ủa
a nhi
nhiệệt t
đđộ
ộng.
ng.
Theo phát biểu của Clausius về nguyên lý II:
Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh sang vật
nóng hơn mà không kèm theo sự biến đổi nào cả.
Giả sử tồn tại máy lạnh vĩnh cửu:
Đối với máy làm lạnh vĩnh cửu môi trường là
hai
Vì Tngu ồT
> n nhi ệt ∆S
nên T1 và T
- III.
III. Entropy
Entropy và
và nguyên
nguyên lý
lý th ứ II
thứ II ccủ
ủa
a nhi
nhiệệt t
đđộ
ộng.
ng.
Nguyên lý hai có th
Theo phát biểu của phát biểu theo cách khác:
ểClausius v ề nguyên lý II:
Nhi ệt không th
Entropy c ủa hệể c tộựng môi tr
truyền tườừ v ật lạặnh sang v
ng ho c giữ không ật
đổi hoơ
nóng h ặn mà không kèm theo s ự bi
c tăng khi có quá trình ến đ
nhi ệt ổđi nào c
ộng đưảa
.
hệ từ một trạng thái cân bằng này đến một
trạng thái cân bằng khác.
Vì T1 > T2 nên ∆S
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
