Bài giảng Vật lý đại cương 2 - Chương 3: Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học - Nguyễn Xuân Thấu

1. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC • Nguyên lý thứ nhất không cho ta biết chiều diễn biến của quá trình thực tế xảy ra. Đó là: Nhiệt chỉ truyền từ vật nóng sang vật lạnh • Nguyên lý thứ nhất không đề cập đến sự khác nhau trong quá trình chuyển hóa công và nhiệt Đó là: Công có thể biến hoàn toàn thành nhiệt nhưng ngược lại nhiệt chỉ có thể biến một phần mà không thể biến hoàn toàn thành công được. • Nguyên lý thứ nhất không đề cập tới vấn đề chất lượng của nhiệt Đó là: Nhiệt lượng lấy ở môi trường có nhiệt độ cao có chất lượng cao hơn nhiệt lượng đó lấy ở môi trường có nhiệt độ thấp hơn.

pdf45 trang | Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 236 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Vật lý đại cương 2 - Chương 3: Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học - Nguyễn Xuân Thấu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 3 NGUYÊN LÝ THỨ HAI NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC HÀ NỘI 2016 1 Nguyễn Xuân Thấu -BMVL 2CHƯƠNG 3. NGUYÊN LÝ THỨ HAI NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC NỘI DUNG CHÍNH  Những hạn chế của nguyên lý thứ Nhất nhiệt động lực học  Quá trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch  Nguyên lý thứ Hai của nhiệt động lực học  Chu trình Carnot và định lý Carnot  Biểu thức định lượng của nguyên lý Hai 31. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC • Nguyên lý thứ nhất không cho ta biết chiều diễn biến của quá trình thực tế xảy ra. Đó là: Nhiệt chỉ truyền từ vật nóng sang vật lạnh • Nguyên lý thứ nhất không đề cập đến sự khác nhau trong quá trình chuyển hóa công và nhiệt Đó là: Công có thể biến hoàn toàn thành nhiệt nhưng ngược lại nhiệt chỉ có thể biến một phần mà không thể biến hoàn toàn thành công được. • Nguyên lý thứ nhất không đề cập tới vấn đề chất lượng của nhiệt Đó là: Nhiệt lượng lấy ở môi trường có nhiệt độ cao có chất lượng cao hơn nhiệt lượng đó lấy ở môi trường có nhiệt độ thấp hơn. 42. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH 2.1. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH  Quá trình thuận nghịch là quá trình biến đổi của hệ từ trạng thái A sang trạng thái B và ngược lại từ trạng thái B sang trạng thái A qua tất cả các trạng thái trung gian mà quá trình thuận đã đi qua. 52. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH 2.1. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH  Đối với quá trình thuận nghịch, sau khi tiến hành quá trình thuận và quá trình nghịch để đưa hệ trở về trạng thái ban đầu thì môi trường xung quanh không xảy ra một biến đổi nào  Quá trình thuận nghịch là quá trình cân bằng  Trên giản đồ trạng thái, đồ thị của quá trình thuận và đồ thị của quá trình nghịch sẽ trùng nhau.  Công và nhiệt hệ nhận được trong quá trình nghịch bằng công và nhiệt hệ cấp cho bên ngoài trong quá trình thuận. 62. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH 2.2. QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH  Quá trình không thuận nghịch là quá trình khi tiến hành theo chiều nghịch, hệ không qua đầy đủ các trạng thái trung gian như trong quá trình thuận.  Công và nhiệt hệ nhận được từ bên ngoài trong quá trình nghịch không bằng công và nhiệt hệ cấp cho bên ngoài trong quá trình thuận. 72. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH 2.2. QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH  Đối với quá trình không thuận nghịch, sau khi hệ thực hiện quá trình thuận và nghịch đưa hệ trở về trạng thái ban đầu thì môi trường xung quanh bị biến đổi. 82. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH 2.3. VÍ DỤ QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH Con lắc dao động không ma sát và nhiệt độ bằng nhiệt độ môi trường Quá trình nén và giãn khí đoạn nhiệt vô cùng chậm 92. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH 2.3. VÍ DỤ QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH - Các quá trình xảy ra có ma sát đều là quá trình không thuận nghịch. - Quá trình truyền nhiệt từ vật nóng sang vật lạnh cũng là một quá trình không thuận nghịch. - Quá trình giãn khí trong chân không. 10 2. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH 2.4. Ý NGHĨA CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU CÁC QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ KHÔNG THUẬN NGHỊCH  Chiều diễn biến tự nhiên như thế nào? Chiều biến đổi của các quá trình tự nhiên là tiến tới trạng thái cân bằng. Khi hệ đã ở trạng thái cân bằng thì không thể tự phát xảy ra quá trình đưa hệ tới trạng thái không cân bằng.  Các quá trình thuận nghịch rất quan trọng trong kỹ thuật chế tạo máy để nó hoạt động theo các quá trình càng gần với quá trình thuận nghịch sẽ có hiệu suất càng cao. 11 3. NGUYÊN LÝ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 3.1. MÁY NHIỆT  Thiết bị hoạt động tuần hoàn có chức năng biến nhiệt thành công hoặc ngược lại gọi là máy nhiệt.  Cấu tạo của máy nhiệt gồm 2 bộ phận chính: Tác nhân: Chất vận chuyển làm nhiệm vụ biến đổi nhiệt thành công và ngược lại. Nguồn nhiệt: Việc trao đổi nhiệt xảy ra với các vật có nhiệt độ khác nhau gọi là các nguồn nhiệt (nguồn nóng TH và nguồn lạnh TL)  Có hai loại máy nhiệt là động cơ nhiệt và máy lạnh. 12 Động cơ nhiệt Máy lạnh 3. NGUYÊN LÝ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 3.1. MÁY NHIỆT 13 a) Động cơ nhiệt và cách phát biểu nguyên lý II của Thomson 3. NGUYÊN LÝ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 3.1. MÁY NHIỆT Động cơ nhiệt  Động cơ nhiệt là loại máy nhiệt biến nhiệt thành công như máy hơi nước, động cơ đốt trong.  QH là nhiệt lượng tác nhân nhận của nguồn nóng (QH > 0).  QL là nhiệt lượng tác nhân nhận của nguồn lạnh (QL < 0).  A’ là công mà tác nhân sinh ra: A’ = QH - |QL| 14  Hiệu suất của động cơ:  Phát biểu của Thomson: Không thể chế tạo được một máy hoạt động tuần hoàn biến đổi liên tục nhiệt thành công mà không để lại dấu vết gì ở môi trường xung quanh. Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại 2 a) Động cơ nhiệt và cách phát biểu nguyên lý II của Thomson 3. NGUYÊN LÝ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 3.1. MÁY NHIỆT H L L H H H Q Q QA 1 Q Q Q         15 3. NGUYÊN LÝ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 3.1. MÁY NHIỆT a) Máy lạnh và cách phát biểu nguyên lý II của Clausius Máy lạnh là loại máy nhiệt tiêu thụ công để rút nhiệt bên trong nó nhằm đạt được hoặc giữ được nhiệt độ thấp hơn ở bên trong.  QL là nhiệt lượng tác nhân lấy đi từ nguồn lạnh (QL > 0).  QH là nhiệt lượng tác nhân nhận của nguồn nóng (QH < 0).  A = |QH| - QL Máy lạnh 16  Hệ số làm lạnh:  Hệ số làm lạnh có thể lớn hơn 1  Phát biểu của Clausius: Không thể có quá trình mà kết quả cuối cùng duy nhất là truyền nhiệt từ nhiệt độ thấp hơn sang nhiệt độ cao hơn. LQ A   3. NGUYÊN LÝ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 3.1. MÁY NHIỆT a) Máy lạnh và cách phát biểu nguyên lý II của Clausius 17 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT Nhận xét:  Hiệu suất của động cơ nhiệt luôn luôn nhỏ hơn 1.  Hệ số làm lạnh của máy lạnh không thể vô hạn. Ma sát và hiệu ứng truyền nhiệt do chênh lệch nhiệt độ làm giảm hiệu suất. Máy nhiệt hoạt động theo các quá trình thuận nghịch sẽ có hiệu quả nhất do không gây biến đổi môi trường xung quanh. 18 4.1. Chu trình Carnot thuận:  Giãn nở đẳng nhiệt (1-2) ở TH: Hệ nhận nhiệt QH từ nguồn nóng.  Giãn nở đoạn nhiệt (2-3), giảm nhiệt độ từ TH đến TL.  Nén đẳng nhiệt (3-4) ở TL: Hệ tỏa nhiệt QL cho nguồn lạnh.  Nén đoạn nhiệt (4-1) để khép kín chu trình, hệ tăng nhiệt độ từ TL đến TH. Chu trình động cơ Carnot đối với khí lý tưởng 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT 19 4.1. Chu trình Carnot thuận: 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT Hiệu suất của chu trình Carnot: Xét động cơ hoạt động theo chu trình Carnot (thuận) với nhiệt độ nguồn nóng TH và nhiệt độ nguồn lạnh TL .  Hiệu suất của động cơ:  Nhiệt nhận từ nguồn nóng:  Nhiệt tỏa ra nguồn lạnh: H L L H H H Q Q QA 1 Q Q Q         3 L L 34 L 4 Vm Q Q A RT ln μ V      2 H 12 H 1 Vm Q A RT ln μ V    20 L H Q 1 Q     4.1. Chu trình Carnot thuận: 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT 1 1 1 1 H 2 L 3 H 1 L 4T V T V &T V T V      Hiệu suất của động cơ theo chu trình thuận: Mặt khác trong 2 quá trình đoạn nhiệt ta có: L H T 1 T     Hiệu suất của chu trình Carnot chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn nhiệt. 3 L 4 2 H 1 V nRT ln V 1 V nRT ln V              3 L 4 2 H 1 V T ln V 1 V T ln V              1 1 3 32 2 1 4 1 4 V VV V V V V V                  21 4.2. Chu trình Carnot ngược: 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT Hệ số làm lạnh của chu trình Carnot ngược bằng: L Q A   Theo nguyên lý 1 công trong 1 chu trình bằng nhiệt tỏa ra: H LA Q Q  L H L Q Q Q     Mặt khác trong 2 quá trình đẳng nhiệt và 2 quá trình đoạn nhiệt cho ta các hệ thức: 4 1 3 2 V V V V  L L H L Q T A T T      Hệ số làm lạnh của chu trình Carnot ngược cũng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn nhiệt 4 1 L L L H H H 3 2 V Vm m Q Q RT ln & Q Q RT ln V V          22 4.3. Định lý Carnot 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT ♥ Hiệu suất của tất cả các động cơ thuận nghịch chạy theo chu trình Carnot với cùng nguồn nóng và nguồn lạnh đều bằng nhau và không phụ thuộc vào tác nhân cũng như cách chế tạo máy. ♥ Hiệu suất của động cơ không thuận nghịch nhỏ hơn hiệu suất của động cơ thuận nghịch. 23 4.3. Định lý Carnot 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT ֎ CHỨNG MINH HQ - Là nhiệt mà 2 động cơ lấy ở nguồn nóng I LQ - Là nhiệt mà động cơ 1 tỏa ra nguồn lạnh II LQ - Là nhiệt mà động cơ 2 tỏa ra nguồn lạnh I L H Q 1 Q   I  Hiệu suất của 2 động cơ lần lượt là:  Hiệu suất của 2 động cơ khác nhau khi và khác nhau I LQ II LQ Động cơ ghép I II  II L H Q 1 Q   II 24 4.3. Định lý Carnot 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT ֎ CHỨNG MINH Giả sử > I LQ II LQ I II  Động cơ ghép: bao gồm động cơ I chạy theo chu trình thuận ghép với động cơ II chạy theo chu trình ngược.  Động cơ ghép sinh công sau 1 chu trình: Động cơ ghép   I II II IH L L H L LQ Q Q Q Q Q 0         I II  Điều này vi phạm nguyên lý 2 vì nó không trao đổi nhiệt với nguồn nóng mà vẫn sinh công  I II  25 4.3. Định lý Carnot 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT ֎ CHỨNG MINH ktn tn  H L tn H H Q QA Q Q              H L kh¸c ma s¸t ktn tn H H Q Q W WA Q Q Đối với chu trình Carnot: L H T 1 T    L H T 1 T ktn   L H T 1 T    26 4.3. Định lý Carnot 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT Đối với chu trình thuận nghịch bất kỳ: Hiệu suất của chu trình thuận nghịch bất kỳ thực hiện giữa các nguồn nhiệt có nhiệt độ cực trị là Tmin và Tmax bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu suất của chu trình Carnot thuận nghịch thực hiện giữa hai nguồn nhiệt có nhiệt độ cực trị đó L min tn tn_Carnot H max T T 1 1 T T       ktn tn tn_Carnot    27 4.3. Định lý Carnot 4. CHU TRÌNH CARNOT VÀ ĐỊNH LÝ CARNOT Nhận xét: ♥ Nhiệt không thể biến đổi hoàn toàn thành công (công mà hệ sinh ra luôn nhỏ hơn nhiệt lượng mà nó nhận vào) ♥ Nhiệt lượng lấy từ vật có nhiệt độ cao có “chất lượng” cao hơn nhiệt lượng lấy từ vật có nhiệt độ thấp hơn. ♥ Muốn tăng hiệu suất động cơ nhiệt phải chế tạo sao cho nó càng gần thuận nghịch càng tốt. Muốn vậy phải giảm mất mát do truyền nhiệt và ma sát trong hệ. T1 (K) 373 673 1073 1273 2273 ηmax 0.21 0.56 0.73 0.77 0.81 28 5. BIỂU THỨC ĐỊNH LƯỢNG CỦA NGUYÊN LÝ 2 Chúng ta đã biết: ♣ Hiệu suất của 1 động cơ nhiệt bất kỳ: L L H H H Q TA ' 1 1 Q Q T        ♣ Nếu trong chu trình của hệ biến thiên liên tục L L H H Q T Q T    ♣ Nếu chu trình gồm vô số quá trình đẳng nhiệt và đoạn nhiệt kế tiếp nhau: i i i Q 0 T   Q 0 T   Dấu “=” ứng với chu trình thuận nghịch Dấu “<” ứng với chu trình không thuận nghịch Biểu thức định lượng tổng quát của nguyên lý 2 Bất đẳng thức Clausius L L H H Q T 0 Q T    L H L H Q Q 0 T T    29 5. BIỂU THỨC ĐỊNH LƯỢNG CỦA NGUYÊN LÝ 2 Q 0 T   Xét 1 chu trình thuận nghịch bất kỳ Q 0 T   Đối với mỗi chu trình Carnot nhỏ ta sẽ có dấu “=”, và tổng hợp sẽ là: Nếu chu trình là không thuận nghịch thì sẽ có những chu trình Carnot nhỏ là chu trình không thuận nghịch và tổng hợp sẽ là: 30 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.1. Hàm Entropy  Xét chu trình thuận nghịch : 1a2b1 1a2 2b1 Q Q Q 0 T T T         Do đó: 1a2 2b1 1b2 Q Q Q T T T         Tích phân Clausius không phụ thuộc vào quá trình mà chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của quá trình đó. Điều đó cho phép ta định nghĩa một hàm trạng thái mới – hàm entropy. Q T   31 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.1. Hàm Entropy Định nghĩa 1 hàm trạng thái S của hệ có độ biến thiên từ (1) đến (2) theo một quá trình thuận nghịch nào đó: 2 2 1 1 Q S S S T       Hàm S gọi là Entropy (ἐντροπία) của hệ và: Q dS T   32 Tính chất của hàm Entropy  Hàm Entropy là một hàm trạng thái. Mỗi trạng thái của hệ ứng với một giá trị xác định của entropy.  Entropy là đại lượng có tính cộng được: Entropy của hệ cân bằng bằng tổng các entropy của từng phần riêng biệt.  Entropy sai khác hằng số cộng: Thường chọn ở trạng thái có T=0K Hàm entropy đơn trị  Đơn vị của entropy: J/K 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.1. Hàm Entropy 0 Q Q dS S S T T        0S 0 33 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.1. Hàm Entropy Xét 1 chu trình không thuận nghịch, trong đó: - Quá trình 1a2 không thuận nghịch - Quá trình 2b1 thuận nghịch Với 1 chu trình không thuận nghịch: 1a2b1 Q 0 T   1a2 2b1 Q Q 0 T T       Vì quá trình 2b1 là thuận nghịch nên: 2b1 1b2 Q Q T T      1a2 1b2 Q Q S T T        1a2 là 1 quá trình không thuận nghịch 34 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.1. Hàm Entropy  Đối với quá trình thuận nghịch:  Đối với trình không thuận nghịch:  Tổng quát: Q S T     Q S T     Q S T     Q dS T    Đây là 1 biểu thức định lượng của nguyên lý 2 Tích phân Clausius theo 1 quá trình không thuận nghịch từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 nhỏ hơn độ biến thiên entropy của hệ trong quá trình đó. 35 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.2. Nguyên lý tăng Entropy (nguyên lý tiến hóa) Đối với hệ cô lập (không có trao đổi nhiệt): Q S 0 T     Dấu “=” ứng với quá trình thuận nghịch. Dấu “>” ứng với quá trình không thuận nghịch. Trong 1 hệ cô lập, nếu quá trình diễn biến là thuận nghịch thì Entropy của hệ không đổi và nếu quá trình diễn biến là không thuận nghịch thì Entropy luôn tăng. 36 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.2. Nguyên lý tăng Entropy (nguyên lý tiến hóa) Nguyên lý tăng entropy: “Với quá trình nhiệt động thực tế xảy ra trong một hệ cô lập, entropy của hệ luôn luôn tăng". Một hệ cô lập không thể hai lần đi qua cùng 1 trạng thái (vì giá trị của S không trở lại giá trị ban đầu gọi là “nguyên lý tiến hóa”) Hệ ở trạng thái cân bằng lúc entropy của nó cực đại. 37 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.2. Nguyên lý tăng Entropy (nguyên lý tiến hóa) Ví dụ 1: 2 vật trao đổi nhiệt, nhiệt truyền từ vật 1 sang vật 2 1T 2T 1Q 0  2 1Q Q 0    Theo nguyên lý tăng entropy dS>0 T1>T2, vậy: vật nhận nhiệt (2) phải có nhiệt độ thấp hơn vật tỏa nhiệt (1). Nói cách khác, nguyên lý tăng entropy chỉ ra chiều diễn biến của quá trình, đó là nhiệt chỉ truyền từ vật nóng sang vật lạnh. Khi entropy cực đại thì dS=0  T1=T2, vậy: quá trình trao đổi nhiệt kết thúc khi nhiệt độ hai vật bằng nhau (trạng thái cân bằng nhiệt) 1 2 1 2 1 2 Q Q dS dS dS T T       2 2 2 1 2 2 1 Q Q 1 1 Q T T T T             38 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.2. Nguyên lý tăng Entropy (nguyên lý tiến hóa) Ví dụ 2: Xét 1 chu trình, tác nhân trở lại trạng thái ban đầu nên entropy không đổi, tức là tổng độ biến thiên entropy ΔS2 của nguồn lạnh và ΔS1 của nguồn nóng không đổi. 2 1 TA 1 Q T       1 2 1 2 1 2 Q Q S S 0 T T          22 1 1 T Q Q T    Công thực hiện: 1 2A Q Q     Hiệu suất: 39 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.3. Entropy của khí lý tưởng a) Quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch Q Q 0 S 0 S const T           Quá trình đẳng entropy b) Quá trình đẳng nhiệt thuận nghịch (T=const) Q Q S T T     40 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.3. Entropy của khí lý tưởng c) Quá trình thuận nghịch bất kỳ Theo nguyên lý 1: Q dU A dU pdV     Mặt khác: , V m i m dU RdT C dT 2     m RT p V   V m m dV Q C dT RT V      2 2 1 1 T V V T V Q m dT m dV S C R T T V           2 2 V p 1 1 p Vm m S C ln C ln p V      Hoặc: 2 2 V 1 1 T Vm m C ln R ln T V     41 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.4. Đồ thị entropy  Q T S 2 1 S2 1 S Q Q TdS    Bất kỳ 42 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.5. Ý nghĩa thống kê của Entropy Entropy là thước đo mức độ hỗn loạn của các phân tử trong hệ. Khái niệm Xác suất nhiệt động - Trạng thái của một hệ nhiệt động cũng có thể được xác định thông qua các thông số trạng thái vĩ mô như p, T, V Một trạng thái được xác định như thế gọi là vĩ thái (macrostate). - Nếu một hệ ở trạng thái cân bằng thì các thông số p, T, V sẽ không đổi. Tuy nhiên, các phân tử tạo nên hệ luôn chuyển động, thay đổi động lượng do va chạm với nhau. Do đó, có thể nói mỗi vĩ thái được tạo nên bởi các cách khác nhau, mỗi cách này tương ứng với một trạng thái vi mô hay còn gọi là vi thái (microstate). Số vi thái khác nhau cùng tương ứng với một vĩ thái được gọi là xác suất nhiệt động W của vĩ thái đó 43 S kln W 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.5. Ý nghĩa thống kê của Entropy Công thức Boltzmann: k – là hằng số Boltzmann, 23k 1,38.10 J / K Xác suất thông thường luôn nhỏ hơn hoặc bằng 1 còn xác suất nhiệt động luôn lớn hơn hoặc bằng 1 W – là xác suất nhiệt động lực 44 6. HÀM ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ TĂNG ENTROPY 6.6. Định lý Nernst (nguyên lý 3 của nhiệt động học) Khi nhiệt độ tuyệt đối tiến tới 0, entropy của bất cứ vật nào cũng tiến tới 0. T 0 limS 0   Tính được entropy của hệ ở bất kỳ nhiệt độ T nào: T 0 Q S T    45 Chương 3 NGUYÊN LÝ THỨ HAI NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC Các bài tập cần làm: (Sách BT Lương Duyên Bình): 9.1, 9.3, 9.4, 9.6, 9.7, 9.10, 9.12, 9.14, 9.16, 9.18 – 9.23, 9.25, 9.27 HẾT