Home > Термодинамик ба Дулаан Дамжуулалт > 4. Энтропи, Термодинамикийн 2-дугаар хууль

4. Энтропи, Термодинамикийн 2-дугаар хууль

I. Энтропи ба энтропийн өөрчлөлт

Орчиндоо бүтээмжтэй ажил хийх боломжгүй болсон энергийн хэмжээг энтропи гэж тодорхойлж болно.  Систем доторхи нийт энтропи нь систем үүсэхээс эхлэн цугларсан энтропийн үйлдвэрлэлийн нийлбэртэй тэнцнэ.

s2 – s1 = ∫ds = δQreversible /T.

ds = δQreversible /T.

(Qreversible  = эргүүлж болох дулааны энерги )

Эргүүлж болох буюу циклийн процессд системийн энтропи нь хэвэндээ үлдэж болох бол эргүүлж үл болох процессд системийн энтропи нь заавал нэмэгднэ.  Ямар ч процессд энтропи багасахгүй.  Энэ ойлголтыг Клаузиусын тэнцвэргүй (Clausius Inequality) байдал гэж нэрлэдэг.

Процесс нь тогтмол температуртай орчинд явагдаж байгаа нөхцөлд энтропийн өөрчөлт нь

Δs = s2 – s1 = Q/T

гэж тодорхойлогдно.

Энтропи нь тогтмол процессийн (изэнтропи) явцад

Δs = s2 – s1 = 0

байна.

Адиабат буюу тогтмол энергитэй процессийн явцад

Δs ≥0

байна.

Системийн шингэний эзлэхүүн нь тогтмол бөгөөд дулааны багтаамж (Specific heat) нь тогтмол  нөхцөлд нэгж массын энтропийн өөрчлөлт нь

s2 – s1 = ∫ c dT/T = c ln(T2/T1)

болно.

Циклээс гарч болох дээд хэмжээний буюу максимум ажлыг системийн бэлэн байдал (availability) гэж нэрлэнэ.  Бэлэн байдал нь

φ = u – u0 – T0(s – s0) + p0(v – v0)

болно.

Эргүүлж болох ажил нь

Wreversible = φ1 – φ2

гэж тодорхойлогдно.  Нээлттэй системийн хувьд эргүүлж болох ажил нь

 Ψ = h – h0 – T0(s – s0) + v2/2 + gz

гэж тодорхойлогдох бөгөөд

энэ нөхцөлд

Wreversible = Ψ1 – Ψ2

болно.

Онолын хувьд эргүүлж болох ажил болон бодит ажлын хоорондох ялгааг процессийн харишгүй чанар (irreversibility) гэж тодорхойлогдно.

I = Wreversible – Wбодит

Дээд хэмжээний максимум ажил нь эргүүлж болох ажил дээр гардаг.

II. Термодинамикийн хоёрдугаар хууль

Термодинамикийн хоёрдугаар хуулийг хэд хэдэн тайлбараар тодорхойлдог бөгөөд хэвшмэл ганц тодорхойлолт байдаггүй болно.  Эдгээр нь Клаузиусын тодорхойлолт, Келвин-Планкын тодорхойлолт зэрэг болно.

Хаалттай бөгөөд эргүүлж болох (цикл) систем дээр Хоёрдугаар Хуулийг тэгшитгэлээр илэрхийлсэн нь

dS = δQ/T

Энэ тэгшитгэл нь энтропийн өөрчлөлт (dS) нь дулааны өөрчлөлт буюу дулааны энергийн нэмэгдэл (δQ) нь системийн тэнцвэртэй байдлын температурт (Т) хуваагдсантай тэнцнэ гэж тодорхойлж байна.

Тэнцвэртэй байдлын нэг нөхцлөөс (Equilibrium) өөр нэгэн тэнцвэртэй нөхцөлрүү шилжих аливаа процесс нь энтропийн нэмэгдлийг бий болгоно гэсэн санааг энэ тэгшитгэл агуулж байна.

Келвин-Планкын тодорхойлолт (дулааны хөдөлгүүрийн тодорхойлолт):

Чадал үүсгэх цикл буюу дулааны хөдөлгүүр нь (Heat Engine) дулааны нөөцөөс гарах энергийг бүгдийг нь хөдөлгөөний энерги болгон хувиргах боломжгүй.

Өөрөөр хэлвэл аливаа цикл буюу дулааны хөдөлгүүр нь өндөр температуртай нөөц сангаас авсан энергиэс заримыг нь гадаад орчинд буюу бага температуртай нөөц санруу заавал алдна гэсэн үг.

Иймээс Карно цикл нь байж болох хамгийн дээд хэмжээний хөдөлгүүр гэсэн үг юм. (“Чадал үүсгэх үндсэн циклүүд” сэдвийг харна уу)

Клаузиусын тодорхойлолт:

Дулааны энергийг бага температуртай орчноос өндөр температуртай орчинруу дамжуулах боломжгүй.

Иймээс дулааны энерги хүйтнээс халуунруу дамжихын тулд системд заавал гадны оролцоотой ажил шаардагдна.  Жишээ нь хөргөгчийн систем нь компрессорын ажиллагаагаар хийгддэг.

  1. Mash ih bayrlalaa
    January 23, 2013 at 12:01 am

    mash ih taalagdlaa iluu ihiig hiigeerei. ulam urgujuud saihan newterhii toli boloh bhaa. Amjilt

  1. No trackbacks yet.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: