3.4
الإنتروبيا كدالة حالة
اعتبر عملية دورية تعسفية وعكسية تعمل بين حالتين، A و B، مقسمتين إلى دورات كارنو صغيرة.
تحافظ كل دورة على نسبة ثابتة من الحرارة المتبادلة خلال العمليتين المتساوية الحرارية القابلة للعكس إلى درجات حرارتهما المختلفة.
العمليتان المتبقيتان قابلتان للعكس والأديابات، مما يؤدي إلى عدم حدوث تبادل حراري. وبالتالي، فإن مجموع مصطلحات dq/T للدورة الكاملة - المكونة من عدة خطوات - يساوي صفرا.
في خطوات لا نهائية، تصبح علامة الجمع هذه تكاملا.
نظرا لأن العملية كلها تجرى على مسارين عكسيين مختلفين، I وII، ينقسم التكامل إلى جزأين. تبسيط المعادلة يظهر أن التكاملات على كلا المسارين تقيم لنفس الكمية.
نظرا لأن تكامل dq/T يحدد تغير الإنتروبيا، فإن فرق الإنتروبيا بين الحالتين A و B متطابق على أي من المسارين.
هذا يعني أن الإنتروبيا، مثل الطاقة الداخلية، هي دالة حالة.
لنأخذ عملية عشوائية تنتقل بين حالتين محددتين (A و B) بطريقة دورية. هذه العملية قابلة للعكس وتنقسم إلى أجزاء أصغر يتبع كل منها دورة كارنو. دورة كارنو لديها عمليتان متساويان الحرارية (درجة حرارة ثابتة). خلال هذه العمليات، تبقى نسبة كمية الحرارة المنقولة إلى درجة حرارتهما ثابتة. العمليتان الأخريان في دورة كارنو أيضا قابلتان للعكس لكن أديباتيك، مما يعني أنهما تحدث دون انتقال أي حرارة. وبالتالي، بجمع جميع التغيرات في الحرارة مقسومة على درجة الحرارة (dq/T) للدورة بأكملها، يصبح المجموع صفرا. إذا تم تقسيم الدورة إلى خطوات أصغر وأصغر، يتحول هذا الرمز إلى تكامل. إذا تم تنفيذ العملية الكلية على مسارين مختلفين، يحملان الاسم I و II، فإن التكامل ينقسم أيضا إلى جزأين. وبما أن العملية يمكن تشغيلها بالعكس، فإن حدود التكامل للمسار الثاني تنعكس على الطريق. تكامل dq/T يعادل التغير في الإنتروبيا، وهو مقياس للفوضى أو العشوائية في النظام. لأن الإنتروبيا، مثل الطاقة الداخلية، هي دالة حالة (أي أنها تعتمد فقط على الحالة الحالية للنظام، وليس على المسار المتبع للوصول إليها)، فإن التغير في الإنتروبيا بين النقطتين A و B يكون نفسه بغض النظر عن المسار (I أو II) الذي يسلك.
اعتبر عملية دورية تعسفية وعكسية تعمل بين حالتين، A و B، مقسمتين إلى دورات كارنو صغيرة.
تحافظ كل دورة على نسبة ثابتة من الحرارة المتبادلة خلال العمليتين المتساوية الحرارية القابلة للعكس إلى درجات حرارتهما المختلفة.
العمليتان المتبقيتان قابلتان للعكس والأديابات، مما يؤدي إلى عدم حدوث تبادل حراري. وبالتالي، فإن مجموع مصطلحات dq/T للدورة الكاملة - المكونة من عدة خطوات - يساوي صفرا.
في خطوات لا نهائية، تصبح علامة الجمع هذه تكاملا.
نظرا لأن العملية كلها تجرى على مسارين عكسيين مختلفين، I وII، ينقسم التكامل إلى جزأين. تبسيط المعادلة يظهر أن التكاملات على كلا المسارين تقيم لنفس الكمية.
نظرا لأن تكامل dq/T يحدد تغير الإنتروبيا، فإن فرق الإنتروبيا بين الحالتين A و B متطابق على أي من المسارين.
هذا يعني أن الإنتروبيا، مثل الطاقة الداخلية، هي دالة حالة.
From Chapter 3:
Now Playing
3.4 : الإنتروبيا كدالة حالة
The Second and Third Laws of Thermodynamics
291 Views
3.1 : حدود القانون الأول للديناميكا الحرارية
The Second and Third Laws of Thermodynamics
1.1K Views
3.2 : الإنتروبيا والقانون الثاني للديناميكا الحرارية
The Second and Third Laws of Thermodynamics
564 Views
3.3 : دورة كارنو والكفاءة
The Second and Third Laws of Thermodynamics
96 Views
3.5 : تغيرات الإنتروبيا المصاحبة لعمليات محددة
The Second and Third Laws of Thermodynamics
264 Views
3.6 : الإنتروبيات المطلقة والقانون الثالث للديناميكا الحرارية
The Second and Third Laws of Thermodynamics
67 Views