آیا تغییر آنتروپی برای هر دو فرآیند بسته برگشت پذیر و غیر قابل برگشت یکسان است؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3226

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

آیا تغییر آنتروپی برای هر دو فرآیند بسته برگشت پذیر و غیر قابل برگشت یکسان است؟

پست توسط rohamavation »

گفته می شود که آنتروپی یک تابع حالت است و به مسیر بستگی ندارد.
همچنین
$S_2-S_1=\int \frac{1}{T}dQ$
برای فرآیند برگشت پذیر$S_2-S_1>\int \frac{1}{T}dQ$
برای فرآیند برگشت ناپذیر
اگر همان مقدار گرمای đQ در هر دو فرآیند برگشت‌پذیر و غیر قابل برگشت وارد شود، آیا S2−S1 نباید در فرآیندهای برگشت‌پذیر و غیر$\int dQ/T$ در هر دو فرآیند برگشت پذیر و غیر قابل برگشت برابر است زیرا مقدار یکسانی گرما در دمای مرزی یکسان منتقل می شود؟همچنین
$dS=d_eS+d_iS=\frac{dQ}{T}+d_iS$
"dS" برای یک فرآیند برگشت پذیر تنها برابر با "đQ/T" است و تولید آنتروپی وجود ندارد. اما یک فرآیند برگشت ناپذیر که بین شرایط یکسان کار می کند (گرمای تامین شده در همان T) با تولید آنتروپی همراه است.

بنابراین آیا $\int dS$ برای یک فرآیند برگشت ناپذیر نباید بیشتر از$\int dS$ در یک فرآیند برگشت پذیر باشد؟ یا، آیا$\int dQ/T$برای یک فرآیند برگشت‌ناپذیر کمتر از $\int dQ/T$ برای یک فرآیند برگشت‌پذیر است و همراه با تولید آنتروپی در یک فرآیند برگشت‌ناپذیر، تغییر کل آنتروپی در هر دو فرآیند برگشت‌پذیر و غیرقابل برگشت یکسان است؟اولاً، درست است که آنتروپی تابع حالت یک سیستم است، و بنابراین تغییر آنتروپی سیستم بین هر دو حالت تعادل معین، چه روند بین حالت ها برگشت پذیر باشد یا نباشد، یکسان خواهد بود. با این حال، تغییر در آنتروپی سیستم به علاوه محیط اطراف به فرآیند بستگی دارد. اگر فرآیند برگشت پذیر باشد صفر و اگر برگشت ناپذیر باشد بزرگتر از صفر خواهد بود.
چرخه ای متشکل از دو فرآیند همدما و دو فرآیند آدیاباتیک را در نظر بگیرید. اگر همه فرآیندها برگشت پذیر بودند، بدیهی است که یک چرخه کارنو خواهیم داشت. از آنجایی که سؤال شما بر تأثیر انتقال حرارت بر آنتروپی متمرکز است، بیایید فرآیندهای آدیاباتیک را برگشت پذیر آدیاباتیک (ایسنتروپیک) فرض کنیم و فقط تأثیر فرآیندهای انتقال حرارت را برگشت پذیر یا غیرقابل برگشت در نظر بگیریم.
بیایید مثالی از فرآیند انبساط افزودن گرما یک گاز ایده آل بین دو حالت تعادلی را در نظر بگیریم. بگذارید دمای اولیه و نهایی برابر باشد. در نتیجه، از قانون گاز ایده آل، محصولات فشار-حجم اولیه و نهایی برابر هستند. واضح است که فرآیند بین حالت ها ممکن است یک فرآیند همدما برگشت پذیر باشد. با این حال، آن نیز لازم نیست. ما هر دو را در نظر خواهیم گرفت.
دمای سیستم $T_{sys}$ و دمای محیط $T_{sys}+dT$ باشد. سیستم و محیط اطراف را به عنوان مخازن حرارتی در نظر بگیرید، یعنی انتقال حرارت بین آنها دمای آنها را تغییر نمی دهد به طوری که انتقال حرارت به صورت همدما انجام می شود.
اجازه دهید مقدار خاصی از گرما، Q، از محیط اطراف به سیستم منتقل شود. تغییرات آنتروپی حاصل عبارتند از:
$\Delta S_{sys}=\frac{+Q}{T_{sys}}$
$\Delta S_{surr}=\frac{-Q}{T_{sys}+dT}$
تغییر خالص در آنتروپی (سیستم + محیط اطراف) به این ترتیب است:
$\Delta S_{net}=\frac{+Q}{T_{sys}}+\frac{-Q}{T_{sys}+dT}$
حال توجه داشته باشید که اگر $dT → 0 $باشد، $\Delta S_{net}\to 0$ و فرآیند یک فرآیند همدما برگشت پذیر است.
با این حال، برای هر اختلاف دمای محدود،$dT>0$و$\Delta S_{net}>0$ فرآیند غیر قابل برگشت است.
برای هر دو فرآیند برگشت پذیر و غیر قابل برگشت، تغییر در آنتروپی سیستم یکسان است. با این حال، برای فرآیند برگشت ناپذیر، تغییر در آنتروپی سیستم بیشتر از تغییر در آنتروپی محیط اطراف است. آنتروپی اضافی که در فرآیند انبساط برگشت ناپذیر ایجاد می شود به این معنی است که گرمای بیشتری باید به مخزن دمای سرد (اطراف) در طول فشرده سازی همدما دفع شود تا آنتروپی سیکل صفر شود. که منجر به انرژی کمتری برای انجام کار در چرخه می شود.
اگرچه در این مثال همان مقدار گرما به صورت برگشت‌پذیر و برگشت‌ناپذیر منتقل می‌شود، اما به‌علت اختلاف دمای محدود برای فرآیند برگشت‌ناپذیر، به وضوح سرعت انتقال حرارت برای فرآیند برگشت‌ناپذیر بیشتر از فرآیند برگشت‌پذیر خواهد بود. بنابراین برای اینکه مقدار انتقال حرارت یکسان باشد، حاصل ضرب سرعت انتقال حرارت بسیار آهسته ضربدر زمان بسیار طولانی برای فرآیند برگشت‌پذیر باید برابر با حاصل ضرب نرخ انتقال حرارت بالاتر ضربدر مدت زمان کوتاه‌تر برای غیرقابل برگشت باشد. روند.
امیدوارم این کمک کند.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
smile260 smile016 :?:
تصویر

ارسال پست