آیا آنتروپی جهان در فرآیندی که P و T ثابت هستند ثابت می ماند؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami رهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1639

سپاس: 3160

جنسیت:

تماس:

آیا آنتروپی جهان در فرآیندی که P و T ثابت هستند ثابت می ماند؟

پست توسط rohamjpl »

ما میدانیم
$\Delta S(\text{univ})=\Delta S(\text{sys})+\Delta S(\text{surr})$
در ثابت P، T.
$\Delta S(\text{sys})=\Delta H(\text{sys})/T$
$\Delta S(\text{surr})=\Delta H(\text{surr})/T$
به عنوان$\Delta H(\text{univ})=0$,$\Delta S(\text{sys})+\Delta S(\text{surr})=0$ یا $\Delta S(\text{univ})=0$
اما ما$\Delta S(\text{univ})>0 $برای فرآیند خود به خودی ضروری است. این بدان معناست که هیچ فرآیندی در ثابت P، T خود به خود نیست.یک فرآیند برگشت ناپذیر در دما و فشار ثابت به این معنی است که دمای محیط (به فرض ایده آل) در همان دمای T با دمای اولیه سیستم در طول فرآیند حفظ می شود. بنابراین، برای محیط اطراف،
$\Delta S_{surr}=\frac{-\Delta H_{syst}}{T}$
. برای سیستم، با توجه به نابرابری کلازیوس،
$\Delta S_{syst}=\frac{\Delta H_{syst}}{T}+\sigma$
که در آن σ مقدار آنتروپی ایجاد شده به دلیل برگشت ناپذیری است (همیشه > 0). اگر این دو معادله را با هم جمع کنیم به دست می آید:$\Delta S_{universe}=\Delta S_{syst}+\Delta S_{surr}=\sigma>0$
اگر فرآیند به صورت برگشت پذیر انجام شود، σ=0.
در یک فرآیند برگشت پذیر، افزایش آنتروپی سیستم دقیقا برابر با کاهش آنتروپی محیط اطراف خواهد بود. بنابراین، تغییر خالص در آنتروپی سیستم و اطراف آن صفر خواهد بود.

اما در یک فرآیند برگشت ناپذیر در یک سیستم ایزوله (مثلاً همه فرآیندهای ترمودینامیکی) آنتروپی همیشه در حال افزایش است. این از قانون دوم ترمودینامیک ناشی می شود.

هر زمان که انرژی کاهش یابد یا آزاد شود، آنتروپی افزایش می یابد. این بدان معنی است که آنتروپی همچنین اندازه گیری میزان انرژی قابل استفاده است. آنتروپی یک سیستم ایزوله هرگز کاهش نمی یابد، زیرا سیستم های ایزوله به طور خود به خود به سمت تعادل ترمودینامیکی یعنی حداکثر آنتروپی تکامل می یابند. تغییر در آنتروپی به این صورت تعریف می شود
$\Delta S=\int \frac{dQ}{T}$
که در آن T دمای یکنواخت ترمودینامیکی سیستم و dQ انتقال برگشت پذیر افزایشی گرما به آن سیستم است.
خورشید و هر ستاره دیگری گرما را به جهان می تاباند. اما آنها نمی توانند این کار را برای همیشه انجام دهند. در نهایت گرما به قدری پخش خواهد شد که اجسام گرمتر و اجسام سردتر وجود نخواهد داشت. همه چیز همان دما خواهد بود. همانطور که همه این اتفاق می افتد، آنتروپی جهان مدام افزایش می یابد. بنابراین، حدس زده شد که جهان به مرگ گرمایی رسیده است که در آن تمام انرژی به صورت توزیع همگن انرژی گرمایی به پایان می رسد، به طوری که دیگر نمی توان از هیچ منبعی کار استخراج کرد. انبساط که از آن صحبت می کنید منجر به سردتر شدن سریعتر جهان می شود.
وقتی به این مرگ گرمایی رسید، کیهان به تعادل ترمودینامیکی خواهد رسید و حداکثر آنتروپی (که اساساً ثابت خواهد بود) خواهد داشت.
این در مورد همه فرآیندهای برگشت پذیر صادق است و بخشی از قانون دوم ترمودینامیک را تشکیل می دهد: آنتروپی جهان در یک فرآیند برگشت پذیر ثابت می ماند، در حالی که آنتروپی جهان در یک فرآیند برگشت ناپذیر (خود به خود) افزایش می یابد.، آنتروپی جهان همیشه در جریان هر تغییر خود به خودی افزایش می یابد. این قانون دوم ترمودینامیک است.آنتروپی کل سیستم افزایش می یابد. از آنجایی که انرژی هرگز به طور خود به خود در جهت دیگر جریان نمی یابد، آنتروپی کل جهان همیشه در حال افزایش است.
قانون اول ترمودینامیک بر تغییرات تابع حالتی که انرژی داخلی (U) نامیده ایم، حاکم است. تغییرات در انرژی داخلی (ΔU) ارتباط نزدیکی با تغییرات آنتالپی (ΔH) دارد، که معیاری از جریان گرما بین یک سیستم و محیط اطراف آن در فشار ثابت است. همچنین میدونم که تغییر آنتالپی برای یک واکنش شیمیایی را می توان با استفاده از مقادیر جدول بندی شده آنتالپی های تشکیل محاسبه کرد. با این حال، این اطلاعات به ما نمی گوید که آیا یک فرآیند یا واکنش خاص به طور خود به خود رخ می دهد یا خیر.
من یک مثال آشنا از تغییرات خود به خودی را در نظر بگیرم اگر اجازه دهید ماهیتابه داغی که به تازگی از اجاق گاز خارج شده است با یک جسم سردتر مانند آب سرد در سینک تماس پیدا کند، گرما از جسم داغ به سمت سردتر جریان می یابد، در این حالت معمولا بخار آزاد می شود. . در نهایت هر دو جسم به دمای یکسانی خواهند رسید، در مقداری بین دمای اولیه دو جسم. این انتقال گرما از یک جسم داغ به یک جسم سردتر از قانون اول ترمودینامیک پیروی می کند: انرژی حفظ می شود.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
تصویر

ارسال پست