Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Entropy”
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
n Bot: Adding {{Commonscat|Entropy}} |
n Qbot: sửa lỗi chính tả |
||
Dòng 18:
=== Những biến đổi mang tính thuận nghịch ===
Một sự biến đổi mang tính thuận nghịch trong nhiệt động học khi nó mang tính '[[gần cân bằng]]' và không gây ra ma sát dẫn đến sự thoát nhiệt nào. Trong những điều kiện như trên, sự biến đổi của hệ có thể coi như cấu thành từ một loạt các trạng thái cân bằng liên tiếp. Nếu chúng ta đảo ngược những điều kiện của môi trường bên ngoài - yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi của hệ, ta sẽ quay
Vì những giả thiết đã đặt ra như trên, những biến đổi mang tính thuận nghịch được coi là một mô hình lí tưởng (giống như mô hình khí lí tưởng, khi chúng ta giả thiết rằng không có sự va chạm giữa các phân tử khí với nhau ). Từ mô hình này, chúng ta có thể miêu tả những quá trình biến đổi thực bằng cách đảm bảo rằng những quá trình đó được thực hiện với tốc độ rất chậm, sự tác động làm mất cân bằng của các [[hàm trạng thái]] là rất ít và ma sát cũng được giảm thiểu tối đa.<br />
Ngược lại, một sự biến đổi được coi là không thuận nghịch nếu như không thỏa mãn những điều kiện như ở trên. Điều này giống như trường hợp quả trứng bị vỡ khi va chạm với sàn nhà cứng
=== Những biến đổi mang tính không thuận nghịch ===
Những sự biến đổi trong thực tế thường là những biến đổi không thuận nghịch do luôn có sự thất thoát. Do đó mà hệ không bao giờ trở về một cách tức thời về trạng thái ngay trước đó. Năng lượng bị mất của hệ dưới dạng nhiệt lượng sẽ đóng góp vào sự gia tăng của sự 'hỗn loạn' chung. Mà sự 'hỗn loạn' lại được đo bằng hàm trạng thái entropy, kí hiệu là S được giới thiệu thông qua định luật thứ hai của nhiệt động học.<br /> Nếu như định luật thứ nhất là định luật bảo toàn năng lượng của hệ thì định luật thứ hai là định luật về sự biến đổi của hệ
Phương trình của định luật thứ hai mô tả sự tăng entropy:<br /> '''*ΔS(chung) = S(tạo ra) = ΔS(hệ) + ΔS(môi trường ngoài) > 0'''
<br /> Trong trường hợp biến đổi là lý tưởng ( thuận nghịch), không có sự tạo ra entropy:<br /> '''*S(tạo ra) = ΔS(hệ) + ΔS(môi trường ngoài) = 0.'''
Dòng 29:
=== Những đồng xu có thể trao đổi ===
Nhiệt động học cổ điển định nghĩa entropy như một đại lượng mang 'tính cộng được', điều này có nghĩa là chúng ta có thể thu được entropy của hệ bằng cách cộng toàn bộ entropy thành phần ( ngược lại, nhiệt độ không mang 'tính cộng được' vì nhiệt độ của hệ không bằng tổng nhiệt độ các thành phần)<br />
Khi tất cả các biến đổi là thuận nghịch, chúng ta có thể mô tả entropy như một đại lượng được bảo toàn. Do có thể được truyền từ hệ này qua hệ khác hoặc ra môi trường bên ngoài, entropy được coi như một loại 'tiền xu' trao đổi. Đơn vị của entropy là [[Joule]] trên [[Kelvin]], kí hiệu J.K–1, thể hiện lượng entropy lấy được bởi hệ khi hệ nhận được 1 Joule nhiệt lượng trên độ Kelvin. Tổng quát hóa, khi hệ nhận được δQ joule nhiệt lượng trong một quá trình thuận nghịch vi mô ở nhiệt độ T, entropy của nó tăng :<br />'''dS(hệ) = δQ(thuận nghịch)/T'''.<br />
Từ đây, với một biến đổi thuận nghịch được thực hiện ở nhiệt độ T không đổi: '''ΔS(hệ) = Q(thuận nghịch)/T'''.<br /> Entropy là một hàm trạng thái, nghĩa là chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối của hệ mà không phụ thuộc vào cách thức biến đổi giữa hai trạng thái này.Do entropy của một [[thể đồng chất]], ở không độ Kelvin, bằng không do hệ hoàn toàn 'có trật tự' ( ngược lại với một hệ hỗn loạn), chúng ta có thể xây dựng một thang đo tuyệt đối cho entropy.<br /> Nếu như biến đổi không thuận nghịch, nhiệt lượng sử dụng trở thành '''Q(không thuận nghịch)''' vì nhiệt lượng phụ thuộc vào cách thức biến đổi giữa hai trạng thái đầu và cuối. Hơn nữa, chúng ta đã thấy ở trên rằng sự biến đổi không thuận nghịch sinh ra entropy và tổng entropy sẽ dương :<br />'''ΔS(hệ) + ΔS(môi trường ngoài) > 0'''.<br /> Mà môi trường ngoài nhận vào nhiệt lượng cung cấp bởi hệ Q(không thuận nghịch) và nhiệt lượng đổi dấu ( dấu có tình đại số theo quy ước) -Q(không thuận nghịch).<br /> Sự biến thiên entropy của môi trường ngoài do đó bằng: '''ΔS(môi trường ngoài) = -Q(không thuận nghịch)/T'''.<br />Tổng entropy trở thành : '''ΔS(hệ) - Q(không thuận nghịch)/T''' > 0.<br /> Từ đây, chúng ta thu được bất đẳng thức xây dựng bởi Clausius cho những biến đổi không thuận nghịch : <br /> '''ΔS(hệ) > Q(không thuận nghịch)/T'''
Dòng 38:
<br /> Do đó, '''Q(thuận nghịch) > Q(không thuận nghịch)'''<br />
Áp dụng dịnh luật thứ nhất về bảo toàn nội năng U :<br /> '''ΔU(hệ) = U(B) – U(A) = W(thuận nghịch) + Q(thuận nghịch) = W(không thuận nghịch) + Q(không thuận nghịch) '''<br />
Trong một hệ ( máy nhiệt, máy điện..)mà chức năng chủ yếu là sản sinh ra công năng cho môi trường bên ngoài, công năng sinh ra được tính âm theo quy ước về dấu
Do đó mà chúng ta cần tính đến giá trị tuyệt đối của công sinh ra và bất đẳng thức đảo ngược như sau : <br />'''|W(thuận nghịch)| > |W(không thuận nghịch)|''' <br />
'''Do vậy, công sinh ra bởi hệ càng lớn nếu như biến đổi càng thuận nghịch.''' <br />
Lưu ý:<br />
- Ma sát là thành tố chủ yếu gây ra sự không thuận nghịch, do đó, cần phải làm giảm ma sát. Đó là mục đích của việc bôi trơn dầu mỡ tại những chi tiết có sự tương tác cơ học. <br />
- Vận tốc cũng là một thành tố gây ra sự không thuận nghịch
- Pin điện cung cấp nhiều điện năng hơn khi quá trình chuyển đổi năng lượng của nó, từ hóa năng sang điện năng, càng gần với một biến đổi mang tính thuận nghịch.
Dòng 52:
Vật chất được cấu thành từ các hạt( phân tử, nguyên tử, electron...) chuyển động không ngừng ( [[tác động nhiệt]]) tạo ra giữa chúng một loại lực tương tác hút nhau mà cường độ của loại lực này giảm dần khi khoảng cách tương tác tăng. Với thể khí, khoảng cách giữa các hạt là tương đối lớn, do đó, các tương tác thường yếu và các hạt có thể được coi như tự do di chuyển trong không gian giới hạn. Tuy nhiên do không gian giới hạn nên các hạt này sẽ chịu những va chạm giữa chúng dấn đến sự biến thiên năng lượng. Ở thể lỏng, khoảng cách giữa các hạt nhỏ hơn và các phân tử do đó ít tự do di chuyển hơn ( có thể di chuyển trong thể tích của chất lỏng nhưng không thể thoát ra ngoài). Ở thể rắn, mỗi phân tử liên kết đàn hồi với các phân tử bên cạnh và dao động quanh một vị trí cố định. Trong tất cả các trường hợp, vị trí và năng lượng của các hạt hoàn toàn phân bố ngẫu nhiên.<br />
Tổng năng lượng của tất cả các hạt trong một hệ được gọi là [[nội năng]] U của hệ. Một hệ là '''cô lập''', nghĩa là không có sự trao đổi năng lượng cũng như vật chất với môi trường ngoài. Trạng thái vĩ mô của hệ được xác định bằng thể tích V và nội năng U. Tuy nhiên, các hạt có thể được sắp xếp trong cũng một thể tích bằng nhiều cách khác nhau; tương tự như vậy, nội năng cũng có thể được phân bố trên các hạt theo nhiều phương cách khác nhau. Mỗi cách đặt các phân tử vào một thể tích và phân bổ nội năng cho các phân tử đó được gọi là một 'cấu hình vi mô' của trạng thái vĩ mô xác định bởi thể tích V và nội năng U. Số hạt trong một hệ vĩ mô là rất lớn ( cỡ ''10''<sup>23</sup>), số lượng cấu hình vi mô Ω(U, V) cũng rất lớn. Chúng ta định nghĩa entropy S ( hàm số của U và V) như sau:<br />
'''S=''k''<sub>B</sub> x ln(Ω)''' <br />
trong đó ''k''<sub>B</sub> = 1,381 x ''10''<sup>23</sup>J.''K''<sup>-1</sup> được gọi là hằng số Boltzmann.<br />
| |||