یخ زدن آب،نقض قانون دوم ترمودینامیک

مدیران انجمن: javad123javad, parse

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 730

سپاس: 433

جنسیت:

تماس:

Re: یخ زدن آب،نقض قانون دوم ترمودینامیک

پست توسط rohamjpl »

معیاری برای بی نظمی است! آنتروپی با بی نظمی افزایش می یابد.
مشکل قسمت ریاضی برای توصیف این کاهش است ...
شما برای ارزیابی آنتروپی به یک فرآیند برگشت پذیر احتیاج دارید. من می خواهم از یک فرآیند همدما استفاده کنم که آب شما را از طریق فرآیند انجماد برگشت پذیر به آرامی و بینهایت کم) می برد.
مقدار مشخصی آب بگیرید و گرما را در نظر بگیرید
برای منجمد کردن آن لازم است (به عنوان مثال با استفاده از Latent Heat). درجه حرارت T
در طول فرآیند ثابت است (همدما).تغییر در آنتروپی:$DeltaS=Q/T<0 $
زیرا گرما از سیستم شما خارج می شود (آب) بنابراین علامت منفی دارد. آنتروپی واقعاً کاهش می یابد ... اما گرما به محیط اطراف (جهان) می رود و حدس من این است که ذراتی که بیشتر می شوند .... بی نظم تر می شوند .... آنتروپی محیط اطراف را افزایش می دهد در مقاله https://hupaa.com/forum/viewtopic.php?f ... 2&p=640293 کامل توضیح دادم
ببینید خلاصه قانون دوم ترمودینامیک به ما می گوید که میزان کل بی نظمی یا آنتروپی در جهان در حال افزایش است. آنتروپی در یک سیستم خاص می تواند کاهش یابد ، همانطور که مولکول های آب به یخ تبدیل می شوند ، اما فقط در صورت افزایش آنتروپی در محیط آن سیستم به میزان مساوی یا بیشتر. قانون دوم ترمودینامیک برقرار است ، اما فقط به این دلیل که محیط پیرامون آنتروپی در حال افزایش است ، ، این توضیحی است برای اینکه چرا آب هنگام یخ زدگی گرما را از دست نمی دهد: در حقیقت ، انرژی داخلی را از دست می دهد. این نمونه ای از قانون اول ترمودینامیک است که می گوید تغییر در انرژی داخلی سیستم برابر با مقدار انتقال گرما در سیستم منهای کار انجام شده توسط سیستم است
دوم هم آب و یخ در نقطه سه گانه تعادل دارند. هیچ حرارتی نمی تواند در دمای ثابت جریان یابد. آب و یخ انرژی آزاد یکسانی در هر مول دارند ، بنابراین هیچ تغییری خود به خودی اتفاق نمی افتد و در نتیجه انتقال گرما ، آنتروپی کل نمی تواند افزایش یابد.
بسیار ساده تر است که فقط قرار دادن یخ و آب در یک ظرف خالی ، بیرون آوردن هوا و آب بندی آن در نظر بگیرید. در ابتدا سیستم از تعادل خارج شده است ، بنابراین مقداری یخ ذوب می شود ، یا مقداری آب یخ می زند ، و مقداری تبخیر می شود تا فضا پر شود. هرگاه هر سه مرحله به نقطه سه گانه رسیدند ، نسبت آنها تغییر نخواهد کرد - آنها با شرایط اولیه تعیین شدند.
ممکن است بپرسید که چرا سیستم نمی تواند در سطح صاف انرژی آزاد ثابت گشت بزند. من فکر می کنم یک پاسخ به شرح زیر است. برای ماندن در نقطه سه گانه ، دما و فشار باید ثابت شود. البته انرژی نیز ثابت است ، بنابراین ما سه معادله داریم که (احتمالاً) برای تعیین نسبت سه فاز کافی هستند. ممکن است بپرسید چه اتفاقی می افتد که چهار مرحله تعادل وجود داشته باشد - اما یک قضیه وجود دارد که این اتفاق نمی افتد.
روش دیگری برای بیان قانون دوم ترمودینامیک وجود دارد. این نسخه مربوط به مفهومی به نام آنتروپی است. با بررسی آن ، خواهیم دید که جهت های مرتبط با قانون دوم - به عنوان مثال انتقال گرما از گرم به سرد - به گرایش در طبیعت برای بی نظمی سیستم ها و انرژی کمتری برای استفاده به عنوان کار مربوط می شود. در واقع می توان نشان داد که آنتروپی یک سیستم معیاری برای بی نظمی و در دسترس نبودن انرژی برای انجام کار استبا یادآوری بحث در مورد موتور کارنو می توانیم نحوه تعریف آنتروپی را ببینیم. ما یادآور شدیم که برای یک چرخه کارنو ، و از این رو برای هر فرآیند برگشت پذیر ،$\displaystyle\frac{Q_{\text{c}}}{Q_{\text{h}}}=\frac{T_{\text{c}}}{T_{\text{h}}}\\ $یا$\displaystyle\frac{Q_{\text{c}}}{T_{\text{c}}}=\frac{Q_{\text{h}}}{T_{\text{h}}}\\ $
برای هر فرآیند برگشت پذیر Qc و Qh به ترتیب مقادیر مطلق انتقال گرما در دمای Tc و Th هستند. این نسبت$ \frac{Q}{T}\\$
به عنوان تغییر در آنتروپی ΔS برای یک روند برگشت پذیر تعریف شده است ،$\Delta{S}=\left(\frac{Q}{T}\right)_{\text{rev}}\\ $
حال بیایید نگاهی بیندازیم به تغییر آنتروپی یک موتور کارنو و مخازن حرارتی آن برای یک دور کامل. مخزن گرم باعث از بین رفتن آنتروپی می شود$ \Delta{S}_{\text{h}}=\frac{-Q_{\text{h}}}{T_{\text{h}}}\\$
، زیرا انتقال گرما از آن اتفاق می افتد (به یاد داشته باشید وقتی گرما به بیرون منتقل می شود ، Q دارای علامت منفی است). مخزن سرد دارای آنتروپی است$ \Delta{S}_{\text{c}}=\frac{Q_{\text{c}}}{T_{\text{c}}}\\$
، زیرا انتقال گرما در آن اتفاق می افتد. (تصور می کنیم مخازن به اندازه کافی بزرگ باشند که دمای آنها ثابت باشد.) بنابراین کل تغییر در آنتروپی $ΔStot = ΔSh + ΔSc $است.
بنابراین ، از آنجا که ما این را می دانیم$\frac{Q_{\text{h}}}{T_{\text{h}}}=\frac{Q_{\text{c}}}{T_{\text{c}}}\\ $
برای یک موتور کارنو ،$\Delta{S}_{\text{tot}}=\frac{Q_{\text{h}}}{T_{\text{h}}}=\frac{Q_{\text{c}}}{T_{\text{c}}}=0\\ $
تصویر

ارسال پست