Hiểu các thay đổi entropy là quan trọng trong nhiệt động lực học, đặc biệt khi phân tích các tiến trình khác nhau. Bài này sẽ hướng dẫn bạn qua các bước cần thiết để tính toán các thay đổi entropy trong các kịch bản nhiệt động học khác nhau.

Cụ thể là gì?

entropy là thước đo của rối loạn hoặc sự ngẫu nhiên trong một hệ thống khối lượng mỗi đơn vị. đó là một khái niệm cơ bản trong nhiệt động lực học, đóng vai trò quan trọng trong định luật thứ hai của nhiệt động lực học.

Quan điểm then chốt trong động lực học

  • Quá trình động lực học: những thay đổi xảy ra trong trạng thái của một hệ thống do nhiệt và làm việc tương tác.
  • Những tiến trình có thể tái tạo và không thể đảo ngược lại: có thể đảo ngược lại mà không để lại bất kỳ thay đổi nào trong hệ thống hay môi trường xung quanh, trong khi quá trình không thể đảo ngược lại.
  • Chuyển nhiệt: chuyển năng lượng nhiệt từ một vật hay hệ thống sang một vật thể khác.

Tính toán những thay đổi cụ thể

1. cho Gade lý tưởng

Đối với một khí lý tưởng, sự thay đổi theo entropy ( Delta s) có thể tính toán bằng phương trình sau:

Các bài hát = cp * In (T2/T1) - R * ln(P2/P1>)

Ở đâu:

  • Gấp xỉ thay đổi Biểu đồ tần xuất
  • cp = nhiệt đặc biệt tại áp suất liên tục
  • T1, T2 = khởi điểm và nhiệt độ cuối cùng
  • P1, P2 = khởi động và áp lực cuối cùng
  • R = hằng số gas đặc biệt

2. Cho các tiến trình thay đổi giai đoạn

Trong giai đoạn thay đổi, những thay đổi entropy có thể được tính toán bằng nhiệt tiềm ẩn của chất:

Các nhà khoa học = L/T )

Ở đâu:

  • Gấp xỉ thay đổi Biểu đồ tần xuất
  • L = nhiệt tiềm năng (cần thiết để thay đổi giai đoạn)
  • T = nhiệt độ tuyệt đối trong giai đoạn thay đổi

3. Cho tiến trình khối liên tục

Đối với các quá trình xảy ra ở khối lượng không đổi, các thay đổi entropy có thể được xác định bằng phương trình sau:

Các nhà khoa học = cv * In [T2/T1) )

Ở đâu:

  • Gấp xỉ thay đổi Biểu đồ tần xuất
  • cv = nhiệt cụ thể tại âm lượng không đổi
  • T1, T2 = khởi điểm và nhiệt độ cuối cùng

Những trường hợp cụ thể về sự thay đổi tính toán

Ví dụ 1: Khí độc lý tưởng

Hãy xem xét một khí độc lý tưởng với những tham số sau:

  • cp = 1. 005 kJ/kg·K
  • T1 = 300 K
  • T2 = 600 K
  • P1 = 100 kP
  • P2 = 400 kP

Dùng công thức:

[FLT: cp] In (T2/T1) - R * ln(P2/P1) )

Thiết lập giá trị:

)

Ví dụ 2: Giai đoạn thay đổi

Hãy xem xét nước thay đổi từ chất lỏng đến hơi nước tại 373 K với một nhiệt độ mờ nhạt của hơi nước là 260 kJ/kg:

Dùng công thức:

Các nhà khoa học = L/T )

Thiết lập giá trị:

Các nhà tiên tri = 260 / 373 )

Ví dụ 3: tiến trình khối liên tục

Để tìm khí với các tham số sau:

  • cv = 0.718 kJ/kg·K
  • T1 = 250 K
  • T2 = 350K

Dùng công thức:

Các nhà khoa học = cv * In [T2/T1) )

Thiết lập giá trị:

Các nhà khoa học = 0.718 * In(50/50) )

Kết luận

Tính toán những thay đổi entropy là thiết yếu cho việc hiểu được quá trình nhiệt động học. Bằng cách áp dụng các công thức thích hợp cho các khí lý tưởng, các giai đoạn thay đổi giai đoạn, và các quá trình khối lượng không đổi, bạn có thể phân tích hiệu quả các thay đổi entropy trong nhiều hệ thống khác nhau.