Два вопроса о термодинамике

[P_Student]

1. Что же все-таки есть обратимый и необратимый процесс, есть ли четкие и однозначные критерии? Почему бесконечно медленное (квазистатическое - один из критериев обратимости) расширение газа есть обратимый процесс, а бесконечно медленное остывание/нагрев есть процесс необратимый?

 

2. Где-то читал, что комбинация функций состояния так же есть функция состояния, например формула энтальпии H=U+PV. Если так, то почему PdV не есть полный дифференциал, ведь первообразной будет произведение функций состояния P и V?

 

Заранее спасибо за разъяснения

[Gall]

1. Что же все-таки есть обратимый и необратимый процесс, есть ли четкие и однозначные критерии? Почему бесконечно медленное (квазистатическое - один из критериев обратимости) расширение газа есть обратимый процесс, а бесконечно медленное остывание/нагрев есть процесс необратимый?

В обратимом процессе энтропия остается постоянной. В необратимом процессе энтропия возрастает. (При обращении такого процесса энтропии пришлось бы уменьшаться, что невозможно).

 

 

2. Где-то читал, что комбинация функций состояния так же есть функция состояния, например формула энтальпии H=U+PV. Если так, то почему PdV не есть полный дифференциал, ведь первообразной будет произведение функций состояния P и V?

Потому что для полного дифференциала надо продифференциировать и P тоже, она же функция, а не константа. Если функция имела вид PV, то ее производная PV'+VP' = P(dV/dx)+V(dP/dx), где x - какой-то параметр (может быть время или что-то еще). А полный дифференциал - это (PV'+VP')dx. Если взять dx = dV, получится полный дифференциал PdV + V(dP/dV)dV. Примерно так. Ну сюда еще дифференциал от U добавить надо, какая там у нас U... Вряд ли он сократится с "лишним" членом V(dP/dV)dV и оставит нам просто PdV.

Изменено 24 Января, 2012 в 15:27 пользователем Gall

[Wergilius]

Если интересно, есть такой термодинамический потенциал (т.н. большой потенциал, или потенциал Ландау): Ω=F-G=-PV

Однако его дифференциал dΩ=−SdT−Ndμ

 

В обратимом процессе энтропия остается постоянной. В необратимом процессе энтропия возрастает. (При обращении такого процесса энтропии пришлось бы уменьшаться, что невозможно).

Думаю тут лучше сделать уточнение: уменьшаться самопроизвольно, что невозможно.

Из контекста это понятно, но лучше думаю все таки написать явно.

Изменено 24 Января, 2012 в 16:17 пользователем Wergilius

[Gall]

Думаю тут лучше сделать уточнение: уменьшаться самопроизвольно, что невозможно.

Из контекста это понятно, но лучше думаю все таки написать явно.

Согласен.

[P_Student]

В обратимом процессе энтропия остается постоянной. В необратимом процессе энтропия возрастает. (При обращении такого процесса энтропии пришлось бы уменьшаться, что невозможно).

 

Спасибо за ответ.

А кстати нагрев остывшей емкости с водой не будет обращением процесса остывания?

[Gall]

Спасибо за ответ.

А кстати нагрев остывшей емкости с водой не будет обращением процесса остывания?

Будет с точки зрения незамкнутой системы "емкость-вода", и это будет как раз пресловутое "внешнее воздействие", могущее "снизить энтропию". Для замкнутой системы "емкость-вода-комната-горелка-топливо" - не будет; остывание воды и сжигание топлива - разные процессы. Если греть на электроплитке, в систему надо включить еще и электростанцию или аккумулятор...

[Wergilius]

Спасибо за ответ.

А кстати нагрев остывшей емкости с водой не будет обращением процесса остывания?

Gaal все уже расписал выше.

 

Можно сказать другими словами:

Если взять замкнутую систему (горячий стакан + среда) то процесс остывания будет идти самопроизвольно. При этом энтропия будет возрастать. Когда температура стакана будет равна температуре среды, энтропия достигнет максимального значения.

В этой же системе обратные процесс не сможет пройти самопроизвольно - холодный стакан не нагреется, взяв теплоту у окружающей среды (т.к. процесс в замкнутой системе не может самопроизвольно идти с убыванием энтропии). В этом смысле произошедший процесс (остывание горячего тела) необратим.