Д. И. Кенжалиев, Р. Мырзакулов Статистикалы› физика, термодинамика жЩне физикалы› кинетика негіздері «Физика (білімтану)»
§9 љайтымды жЩне ›айтымсыз процестердегі энтропия
жүктеу/скачать 0.7 Mb.
|
| §9 љайтымды жЩне ›айтымсыз процестердегі энтропия.
Адиабатты процесс-жылу беру ар›ылы энергия йзгерісі болмайтын процесс процесс теЈбе-теЈ болсын. Энтропия жЇйеніЈ теЈбе-теЈ кЇйде максималды мЩнге ие болады. Барлы› теЈбе-теЈсіз процесстердіЈ ба“ыты бір –энтропияны йсіретін ба“ытта болады. Энтропия жЇйе теЈсіздігініЈ шамасын кйрсетеді. Энтропия ±“ымы Їш салада: термодинамикада, статистикалы› физикада жЩне кибернетикада ›олданылады. Термодинамикада энтропияныЈ аны›тамасы: (9.1) ЖЇйе бір теЈбе-теЈ кЇйден екінші теЈбе-теЈ кЇйге кйшсе: Ал кері ›айтып келсе (9.2) Бірінші процесс , екінші -болсын. ТеЈбе-теЈ кЇйлерден йтетін процесті кері ба“ытта йткізгенде, б±рыЈ“ы йткен кЇйлерден ›айта йткізу мЇмкін болса, б±ндай процесс ›айтымды деп аталады. Осы шарт орындалса, я“ни -›айтымды процесс болса, онда ›айтымды цикл болады: (9.3) Б±дан: (9.4) жЩне процестері ›айтымды болып, бас›а жа“ынан б±лар ЩртЇрлі бол“анды›тан, (9.4) теЈдіктен кйретініміз: бір кЇйден екіншісіне йткенде, йту жолы ›андай болса да, интегралы бірдей мЩнге ие болады. Демек, б±л шама жЇйе кЇйіне “ана тЩуелді. љандай да шамалардыЈ йзгерістері тек жЇйе кЇйлеріне тЩуелді болып, ал екі кЇйдіЈ арасында“ы жолдан тЩуелсіз болса, б±ндай шамаларды кЇй функциялары деп атайды, олардыЈ йзгерістерін dU, dS деп белгілейік. Ал шамалардыЈ йзгерістері бір кЇйден екіншісіне ›андай процесс нЩтижесінде йткендігіне тЩуелді болса, б±ндай шамаларды процесс функциялары деп атайды. Мысалы: жылу, ж±мыс жЩне т.б., олардыЈ йзгерістерін dQ, dА емес, δQ, δА деп белгілейік. Сонымен энтропия кЇй функциясы болып отыр. Термодинамикада энтропия жай формальді функция, біра› теориялы› ›орытуларда жЩне практикалы› есептеулерде кеЈ ›олданылатынды›тан йте Їлкен орын алады. ЭнтропияныЈ физикалы› ма“ынасын статистикалы› физика ашады. Энтропияны йзгертетін бір фактор - жылу алмасу: >O бол“анда ds >O, я“ни жылу ж±т›анда энтропия артады, ал <О бол“анда ds (9.5) Аддитивті т±ра›тыны Нэрнст теоремасыныЈ кймегімен аны›тайды. ЖЇйеге жылу бергенде жЇйеніЈ ішіндегі бйлшектердіЈ ›оз“алысында“ы ретсіздігі жЩне ішкі ›±рылымныЈ тЩртіпсіздігі кЇшейеді, мысалы: кристалды ›ыздыр“анда жылулы› тербеліс амплитудасы кЇшейіп, а›ырында, белгілі бір температурада, кристалдыЈ ›±рылымы б±зылады,- атомдар тербелісіне атомдардыЈ бір нЇктеден екіншісіне секірулері ›осылады. Сййтіп, энтропия йседі. Сонымен, энтропия- жЇйеніЈ ішкі ›±рылымында“ы ретсіздігініЈ жЩне ›±рамында“ы бйлшектердіЈ ›оз“алысында“ы бей-берекетсіздігініЈ йлшемі болып табылады. Осы т±р“ыдан энтропияныЈ термодинамикалы› жЩне статистикалы› физикада“ы аны›тамалары ±штасады. Механикалы› процесті тура жЩне кері ба“ытта бірдей йткізуіміз мЇмкін. М±ндай процессті ›айтымды процесс деп атайды. Термодинамикада т±йы› процессті бірдей теЈбе－теЈ кЇйлер ар›ылы тура жЩне кері ба“ытта йткізуіміз мЇмкін болса, ›айтымды процесс, ал мЇмкін болмаса, онда м±ндай процесс ›айтымсыз процесс деп аталады. Ол жйнінде «тура ба“ытта жЇреді, кері ба“ытта жЇрмейді»- деген аны›тама д±рыс емес. љайтымсыз процессті тура жЩне кері ба“ытта йткізуіміз мЇмкін, тек кері ба“ытта“ысы йздігінен йте алмайды. Мысалы: денені ›ыздыру (не суыту) процестерініЈ біреуі йздігінен йтсе, екіншісі, я“ни кері процесс, тоЈазыт›ышта (не пеште) йтеді. љайтымды процесс квазистатикалы› процесс (§11) болады жЩне диссипативтік эффектілермен ›абаттаса жЇрмейді. Мысалы: турбуленттік, Їйкеліс немесе электр кедергісі сия›ты ›айтымсыз процестерге, я“ни т±т›ыр с±йы›тыЈ турбулентті араласуы, электр зарядтыЈ кедергіден йтуі, газдыЈ вакуумге еркін таралуы, екі газдыЈ араласуы сия›ты процестер, серпімсіз деформацияда энергия шы“ыны, поляризация мен магниттелу кезінде процесстер жатады. Б±лар“а кері процесстіЈ йздігінен йтуін кйзге елестету ›иын. Б±ндай процесс мЇмкін болса да, тек сырт›ы ЩсерлердіЈ кймегімен йтеді. Демек, ол йткеннен кейін маЈайда“ы денелердіЈ кЇйінде йзгеріс болу керек. Процессті жЇргізіп, одан кейін жЇйені кері ба“ытта сол жолмен алып келгенде, маЈайда“ы ортада йзгерістер болса, б±л процесс ›айтымсыз, маЈайда“ы ортада йзгерістер болмаса,- ›айтымды болып табылады. ЭнтропияныЈ йсу процесі ›айтымсыз процесспен байланысты. ЖЇйеніЈ жЩне оныЈ Щсерлескен барлы› денелердіЈ энтропиясы йседі. Барлы› таби“и процесстер ›айтымсыз, біра› жуы›тап механика жЩне электр магнит ›±былыстарды, (жо“ар“ыда“ы диссипациялы› Щсерлерді есептемегенде) ›айтымды деп есептеуге болады. Статистикалы› физикада газдыЈ изотермиялы› жЩне адиабатты› сы“ылуы немесе ±л“аюы ›айтымды процесс деп есептеледі. Сонымен, ›айтымсыз процесте энтропия тек жылу беру ар›ылы “ана емес, сонымен бірге бас›а да себептермен йзгереді: рел Релаксация нЩтижесінде біртексіздіктер жойылады. Бірінші мЇшесі оЈ да теріс те болса, 2-мЇшесі оЈ болады. Сонды›тан ›айтымсыз процесстер Їшін: > Сонымен, ›айтымсыз процесстер кезінде энтропия Їнемі йседі. Б±л ›орытынды физикада маЈызды орын алады. Б±л ›айтымсыз процесстердіЈ маЈызды белгісі. Б±л ›орытынды ХІХ “асырда Клаузиус›а «ШлемніЈ жылулы› а›ыры» жйніндегі атышулы гипотезасына негіз болды. Б±л гипотезасына сЩйкес Шлемде энтропия Їнемі йсетіндігі салдарынан келешекте энтропия барлы› нЇктелерде максимум“а жетіп, бірыЈ“айлылы› орнайды. Жылу барлы› орындар“а бір›алыпты таралып, жаЈа ›±рылымдардыЈ пайда болуына тЇрткі болатын температура градиенті са›талмайды. Барлы› ›±рылымдар біртіндеп таралып- тар›ап, жойылады. Б±л гипотеза дегенмен Щлі толы› дЩлелденген жо›. О“ан ›арсы шы“ып, табанды кЇрескендердіЈ бірі- Больцман болатын. ОныЈ Щйгілі Н-теоремасы жо“арыда“ы атал“ан процесстерге парапар процессті сипаттайды. ТеЈбе-теЈ процесте БольцманныЈ Н-функциясы минимум“а келеді. Ал Н-функция энтропия“а пропорционал болатын шама. Жылулы› ›±былыстар жайында келесі тарауда ЩЈгіме жасаймыз. жүктеу/скачать 0.7 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|