Приведенная теплота. Энтропия

Приведенная теплота. Энтропия

Отношение теплоты Q в изотермическом процессе к температуре, при которой происходила передача теплоты, называется приведенной теплотой Q':

Тогда для процесса, происходящего по замкнутому циклу,

Из равенства нулю интеграла, взятого по замкнутому контуру, следует, что подынтегральное выражение δQ/Т есть полный дифференциал некоторой функции, которая определяется только состоянием системы и не зависит от пути, каким система пришла в это состояние. Это позволяет ввести новую функцию состояния S:

Понятие энтропии впервые введено Р. Клаузиусом в 1854 г.

Для обратимых процессов изменение энтропии, как следует из (1),

Это выражение называется равенство Клаузиуса.

Рассмотрим изменение энтропии в необратимом цикле.

Известно, что КПД ηобр > ηнеобр, т. е.

Отсюда , тогда

Таким образом,

Это выражение называют неравенством Клаузиуса: при любом необратимом процессе в замкнутой системе энтропия возрастает (dS > 0).

На основании этих рассуждений Р. Клаузиус выдвинул гипотезу о тепловой смерти вселенной – ошибочный вывод о том, что все виды энергии во Вселенной в конце концов должны перейти в энергию теплового движения, которая равномерно распределится по веществу Вселенной, после чего в ней прекратятся все макроскопические процессы. Однако Больцман, а впоследствии и российские физики Зельдович и Новиков опровергли эту гипотезу.