În sistemele în care se produc procese fizice, chimice și biologice, entropia este întotdeauna produsă. Această producție are loc cu o anumită viteză
. (1) unde zero corespunde condiției de echilibru.
producția Entropy per unitate de timp di S / d pe unitatea de volum V al sistemului deschis este desemnat prin litera acestei definiții
Cantitatea se numește funcția de disipare *.
Atragem atenția asupra celei de-a doua caracteristici fundamentale introduse în raționament - a apărut timpul, deoarece sa determinat rata producției de entropie. Ne amintim că prima caracteristică principală a fost posibilitatea de a scădea entropia dS<0 в открытой системе. Итак, совершен переход от термостатики, которой являлась классическая термодинамика к меняющимся во времени процессам, т.е. к динамике, к кинетике. Термостатика рассматривает равновесные процессы, т.е. протекающие очень медленно, где на каждом этапе достигается равновесие. Выше в формулах (1) и (2) совершен переход к неравновесным процессам.
Fig. 1. Căile de căldură: a.- de la primul corp la cel de-al doilea; b. - prin topirea gheții într-un vas cu apă
Figura arată două corpuri aduse în contact la diferite temperaturi. De la un corp mai cald la unul mai puțin încălzit, din cauza conductivității termice, se produce un flux de căldură, se produce entropia dS = dQ / T. Forța motrice pentru producerea entropiei este diferența de temperatură (T1-T2). După cum se va arăta mai jos, este convenabil să se reprezinte această diferență în formă
Noi "construim" funcția de disipare în formă
Această formulă reflectă toate elementele procesului de producție a entropiei: fluxul de energie dE / d și forța motrice care creează acest flux. În cazul în cauză, forța motrice este diferența de temperatură. Rețineți că E este energia pe unitatea de volum [E] = J / m 3.
Luați în considerare dimensiunile părților din dreapta și din stânga ale (3). Prin definiție, dimensiunea funcției de disipare [] =. și dimensiunea părții drepte a lui (3). adică, cu dimensionalitate, totul este în ordine.
Putem da a doua definiție a funcției de disipare:
Funcția de disipare este egală cu produsul fluxului J prin forța X, care determină: = J * X
Este posibil să se construiască o funcție de disipare nu numai pentru fenomenele termice.
De exemplu, pentru fenomenele electrice, fluxul este puterea curentului electric I, iar forța care îl determină este diferența de potențial (1 - 2) și I (1 - 2). Curentul electric I = de / d este derivatul sarcinii în raport cu timpul [I (1 - 2)] = W = J / c. Din considerente de dimensionalitate, este necesar să luăm puterea electrică specifică J / cm3 și să o împărțim la temperatură,
. așa este și entropia în procesele electrice.
Dacă există o reacție chimică în sistem, se produce și entropia. Reacția chimică curge de la o cantitate mai mare de energie liberă la mai puțină. Rolul forței care acționează este jucat de diferența dintre potențialele chimice A și fluxul este rata reacției chimice V, adică numărul de moli ai substanței care trece prin transformare pe unitatea de timp. Prin regulile de mai sus, "construim" funcția de disipare:
În toate cazurile enumerate, se realizează procese ireversibile. Deasupra, funcția de disipare a fost reprezentată pretutindeni ca produsul fluxului J prin forța X care o provoacă.
În concluzie, observăm că în această secțiune rezumă activitatea fondatorilor termodinamicii proceselor ireversibile, Onsager, De Donder și Prigogine, care în 1977 pentru activitatea sa privind termodinamica proceselor ireversibile și utilizarea acestora în chimie și biologie au primit Premiul Nobel.
Onsager (1903 - 1976) - chimist american și fizician, profesor de chimie la mai multe universitati americane. În 1931 a dovedit o serie de teoreme privind termodinamica proceselor ireversibile.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: