header_br


Google      




Incursiune in lumea fizicii







Entropia



Clausius a introdus o noua functie de stare pe care a numit-o entropie dupa grecescul en-tropein care are semnificatia de a transforma. Pentru procese reversibile este definita de relatia
dS = δQ/T; [S]si = J/K.
Fiind o diferentiala totala inseamna ca entropia este o functie de stare. Cum δQ nu este o diferentiala totala exacta, adica δQ nu este o marime fizica de stare, ci o marime de proces ca si lucrul mecanic, rezulta ca 1/T are rolul unui factor integrant pentru caldura Q. Variatia entropiei, in cursul unei transformari reversibile intre doua stari A si B, nu depinde decat de starea initiala si de cea finala si deci, se poate exprima prin
∫δQ/T = SB - SA.
Functia SA este o marime caraceristica starii A, iar functia SB este o marime caracteristica starii B, deci fiecarei stari ii va corespunde o valoare bine determinata a entropiei. Prin urmare, entropia este o marime de stare, deoarece caracterizeaza fiecare stare de echilibru a sistemului. Daca se tine seama de formula de definitie in cazul proceselor reversibile, atunci δQ = TdS si primul principiu dU = δQ - pdV devine: dU = TdS - pdV, care reprezinta ecuatia fundamentala a termodinamicii.
Semnificatia practica a entropiei petru ingineria masinilor termice rezulta din analiza celui mai simplu ciclu cvasistatic reversibil, denumit de Clapeyron care l-a studiat in detaliu, ciclul lui Carnot, in cinstea fizicianului francez Sadi Carnot. Acest proces ciclic se compune din doua transformari izoterme si doua transformari adiabatice.
Ciclul Carnot
ΔS = |Q1|/T1, pentru destinderea izoterma la temperatura T1
ΔS2 = 0, pentru destinderea adiabatica Q = 0
ΔS3 = - |Q2|/T2, pentru comprimarea izoterma la temperatura T2
ΔS4 = 0, pentru comprimarea adiabatica Q = 0
Entropia fiind o functie de stare, iar in procesele ciclice starea finala coincide cu starea initiala, urmeaza ca variatia entropiei pe intreg ciclu este zero.
|Q1|/T1 - |Q2|/T2 = 0
sau    |Q2|/|Q1| = T2/T1
sau    1 - |Q2|/|Q1| = 1 - T2/T1 = η
Concluzii:
-In expresia randamentului nu apare nici o marime specifica substantei de lucru (randamentul ciclului Carnot este independent de natura sistemului);
- Ciclul Carnot este un ciclu biterm, adica sistemul schimba caldura cu doua surse de caldura;
- Randamentul este intotdeauna subunitar si cu atat mai mare cu cat diferenta dintre temperatura sursei calde T1 si temperatura sursei reci T 2 este mai mare.
Daca ciclul Carnot este ireversibil, randamentul este mai mic decat pentru un ciclu Carnot reversibil, adica
[Q1 - Q2]/Q1 < [ T1 - T2]/T1
|Q1|/T1 - |Q2|/T2 < 0
∫δQ/T < 0
sau    ∫δQ/T ≤ 0
In procese reversibile cu absorbtie de caldura, entropia creste, iar daca sistemul cedeaza caldura, entropia scade.
Intr-o transformare adiabatica a unui sistem izolat, entropia ramane constanta.
Intr-un sistem izolat, entropia sistemului creste daca transformarile suferite sunt ireversibile. Principiul al doilea al termodinamicii se mai enunta in felul urmator:
Procesele ireversibile intr-un sistem inchis sunt insotite intotdeauna de cresterea entropiei.
Cresterea entropiei nu este nelimitata, ea creste numai pana la o limita maxima, caracteristica pentru sistemul dat, dupa care se opreste la echilibru.
Semnificatia statistica a entropiei. Relatia entropiei cu conceptul statistic de ordine si dezordine a fost stabilita de Boltzmann si Gibbs. Ea este o relatie cantitativa exprimata prin

S = k·log·D,

unde k este numita constanta lui Boltzmann
(k = 3,2983·10-24cal./grd), iar D este masura cantitativa a dezordinii atomilor in corpul dat. De exemplu dizolvarea zaharului in apa: difuzia treptata a zaharului in toata apa disponibila mareste dezordinea D si deci si entropia (intrucat logaritmul lui D creste odata cu D)


b.e




Ştiaţi că :

¤ . . . termostatul corpului uman se afla in partea posterioara a hipotalamusului si este constituit dintr-un ansamblu de neuroni sensibili la variatia temperaturii sangelui. Cand temperatura sangelui creste peste temperatura de 37oC, neuronii care iau temperatura sangelui, trimit un semnal glandelor sudoripare (aproximativ doua milioane) si vaselor de sange ale pielii determinand cresterea sudatiei si a vasodilatatiei cu efect de marire a caldurii transferate mediului prin radiatie, conductie, convectie si evaporarea transpiratiei.

¤. . . atunci cand mediul are temperatura mai mare decat temperatura normala a omului, acesta transpira si lichidul se evapora cu absorbtie de caldura.

banner.mecanica


Orientare



boltzmann
dezordine2

Exemple

Toate experimentele fara exceptie dela cele mai simple pana la cele mai complexe se desfasoara respectand principiul entropiei:
¤ Pentru a face ordine intr-o camera trebuie depus un anumit efort. Dezordinea din camera se realizeaza fara efort.

¤ O casa se construieste in timp de cateva luni, sau ani, iar demolarea ei se poate face in cateva ore sau minute.

¤ Pentru educatia si maturizarea unei persoane sunt necesari cel putin 2o de ani, dar persoana poate sa dispara, trecand in nefiinta intr-o clipa.

¤ Pentru ca ordinea sa creasca trebuie ca energia (informatia) primita de sistem sa creasca.

¤ In absenta energiei primita din exterior, sistemul se degradeaza (entropia creste).

¤ In concluzie: in orice sistem izolat, entropia sistem fie va fi constanta, fie va creste si atunci ordinea descreste.



Reactie de fuziune Nucleele stabile din natura au numarul de masa 92 ≥ A ≥ 1. Nucleele cu numarul de masa A > 92 sunt obtinute pe cale artificiala si sunt instabile. Acestea se dezintegreaza emitand particule 24α, β+ sau β-. Prin dezintegrarea unui uncleu greu numarul de masa scade obtinandu-se un nucleu cu masa intermediara care are energia de legatura pe nucleon mare (B = Wℓeg/A). Nuclee stabile se obtin nu numai prin dezintegrarea sau fisionarea nucleelor grele, ci si prin unirea nucleelor usoare de la inceputul sistemului periodic: 12H si 13H numite reactii de fuziune, cand energia de legatura pe nucleon (B) creste. Fuziunea nu se observa in mod spontan pe Pamant datorita fortelor electrostatice de respingere foarte mari care se exercita intre nucleele care interactioneaza. Reactiile de fuziune sunt posibile la temperaturi foarte ridicate degajandu-se o mare cantitate de energie.
Pentru a derula continutul in sus sau in jos tine mouse-ul (fara click) pe butonul corespunzator

Jos gelbuton     Sus gelbuton




Inainte
sus

« Pagina precedenta     Linkuri utile      Pagina urmatoare»



Postati:

Facebook widgets  Twitter widgets   Google plus widgets   linkedin