Как работает влияние энтропии на энергию (изолированной) системы?

[ваниил]

Например, у нас 2 камеры. В одной гелий, в другой - неон. Давление в обоих камера считаем равным.

 

Мы убираем перегородку между камерами и энтропия системы возрастает. По уравнению Гиббса

 энергия Гиббса G  должна уменьшиться (т.е. выделяется энергия). Вопрос: за счет чего выделяется энергия?

 

ΔР и ΔV = 0, т.к. объем и давление системы постоянны. Внутренняя энергия системы U меняется в случае протекания химических реакций (коих мы не наблюдаем) или за счет нагревания/охлаждения от внешнего источника (этот фактор тоже отсутствует). Остается только член -ТΔS. Но я не понимаю, как за счет только лишь изменения энтропии может выделяться энергия. Откуда она берется?

 

 

Изменено 2 Марта, 2024 в 22:12 пользователем ваниил
миссклик

[Rigel]

03.03.2024 в 01:00, ваниил сказал:

Например, у нас 2 камеры. В одной гелий, в другой - неон. Давление в обоих камера считаем равным.

 

Мы убираем перегородку между камерами и энтропия системы возрастает. По уравнению Гиббса

 энергия Гиббса G  должна уменьшиться (т.е. выделяется энергия). Вопрос: за счет чего выделяется энергия?

 

ΔР и ΔV = 0, т.к. объем и давление системы постоянны. Внутренняя энергия системы U меняется в случае протекания химических реакций (коих мы не наблюдаем) или за счет нагревания/охлаждения от внешнего источника (этот фактор тоже отсутствует). Остается только член -ТΔS. Но я не понимаю, как за счет только лишь изменения энтропии может выделяться энергия. Откуда она берется?

 

 

Вообще для реальных газов надо применять не давление ΔP, а фугитивность газа Δf. По сути это кажущееся давление реального газа, принятого за идеальный. Когда газы смешиваются, возникают межмолекулярные взаимодействия между различными молекулами, что влияет на их коэффициент активности. И в зависимости от того, какими по энергии будут эти новые взаимодействия по сравнению с энергиями взаимодействия между одноимёнными молекулами, будут меняться коэффициенты активности газов, Δf будет ненулевой, и отсюда изменение энтальпии системы (Δ_mixH).

Если газы принять за идеальные (молекулы не взаимодействуют между собой, фугитивность равна давлению) то Δf (равно как и ΔP) будет равно нулю и теплота смешения будет нулевой

Изменено 6 Марта, 2024 в 08:32 пользователем Rigel

[ваниил]

06.03.2024 в 11:06, Rigel сказал:

Вообще для реальных газов надо применять не давление ΔP, а фугитивность газа Δf. 

... теплота смешения будет нулевой

Это все понятно. Вопрос в другом состоит. Если мы рассматриваем для удобства идеальные газы, почему за счет только лишь смешения выделяется энергия? Ведь по идеи она должна выделяться по ур-ю (за счет повышения энтропии).

[Вольный Сяншен]

03.03.2024 в 01:00, ваниил сказал:

Например, у нас 2 камеры. В одной гелий, в другой - неон. Давление в обоих камера считаем равным.

О, это Вы ещё до парадокса Гиббса не дошли... 

 

06.03.2024 в 12:33, ваниил сказал:

почему за счет только лишь смешения выделяется энергия?

Она не выделяется, она уменьшается.

[ваниил]

06.03.2024 в 15:05, Вольный Сяншен сказал:

 

Она не выделяется, она уменьшается.

Вот я тоже об этом думал. С одной стороны энтропия возрастает, с другой стороны энергия перераспределяется так, что температура падает.

Я же ведь верно понимаю, что температура зависит только от поступательной энергии молекул? Колебательную и вращательную мы считаем внутренней энергией.

Т.е. мы можем интерпретировать энтропию как способность переводить кинетическую энергию молекул в потенциальную (в виде колебаний и вращений). Поэтому при увеличении энтропии системы (без подвода энергии), температура падает. Вернее, это будет аспект энтропии. Не осуждайте меня, я просто пытаюсь разобраться.

 

06.03.2024 в 15:05, Вольный Сяншен сказал:

парадокс Гиббса 

Не знал, благодарю за подгон

[Вольный Сяншен]

06.03.2024 в 17:25, ваниил сказал:

переводить кинетическую энергию молекул в потенциальную (в виде колебаний и вращений)

Вращательная (и отчасти колебательная) энергия - это тоже кинетическая. И вообще они  постоянно друг в друга переходят. Энтропия при этом может не меняться (в изолированной системе).

 

06.03.2024 в 17:25, ваниил сказал:

С одной стороны энтропия возрастает, с другой стороны энергия перераспределяется так, что температура падает.

Температура не меняется при смешении газов (если они идеальные), а энергия Гиббса меняется. Энергия Гиббса не равна тепловой энергии. Это именно термодинамический потенциал.

Впрочем, наверное любую энергию можно рассматривать как потенциал, подчиняющийся принципу наименьшего действия.

 

[главный колбасист]

На днях было удивление, воды атлантического и тихого океанов с разной плотностью на границе не смешиваются. Как на это термодинамика смотрит ?
Я говорю,что вечный двигатель возможен. Разделяем их полупроницаемой мембраной,дальше сами знаете...
На границе разделов ставим полупроницаемую мембрану.Уровень менее солёного повышается.осмос,однако.
Ставим гидростанции и радуемся. Изменено 20 Апреля, 2024 в 14:17 пользователем главный колбасист

[главный колбасист]

Да,стоило изучить тему получше,прежде чем. Воды таки смешиваются,особенно на глубине.

[Rigel]

В 20.04.2024 в 11:45, главный колбасист сказал:

Я говорю,что вечный двигатель возможен. Разделяем их полупроницаемой мембраной,дальше сами знаете...

Шёл 2024й, люди продолжают пытаться обмануть термодинамику