Обратимый и необратимый процессы

Термодинамический процесс называется обратимым, если он может происходить как в прямом, так и в обратном направлении. Причем если такой процесс происходит сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система возвращается в исходное состояние, то в окружающей среде и в этой системе не происходит никаких изменений. Всякий процесс, не удовлетворяющий этим условиям, является необратимым.

Реальные процессы необратимы, в них всегда происходит диссипация (потеря) энергии (из-за трения, теплопроводности и т.д.). Обратимые процессы – это физическая модель, идеализация реальных процессов.

Энтропия

Количество теплоты dQ, которое должно быть доставлено системе или отнято у нее при переходе из одного состояния в другое, не определяется однозначно начальным и конечным состояниями, но в значительной степени зависит от способа осуществления этого перехода.

Однако приведенное количество теплоты – отношение теплоты dQ к температуре T системы при бесконечно малых изменениях состояния системы – это функция состояния системы. В любом обратимом круговом процессе

(2.58)

Следовательно, подынтегральное выражение есть полный дифференциал некоторой функции, которая определяется только начальным и конечным состояниями системы и не зависит от пути, которым система пришла в это состояние.

Энтропией S называется функция состояния системы, дифференциалом которой является dQ/T:

(2.59)

Изменение энтропии

В замкнутой системе для обратимых процессов для необратимых процессов

Энтропия замкнутой системы может либо возрастать (в случае необратимых процессов), либо оставаться постоянной (в случае обратимых процессов):

(2.60)

Поскольку dS и dQ имеют один и тот же знак, то по характеру изменения энтропии можно судить о направлении процесса теплообмена. При нагревании тела и его энтропия возрастает: , при охлаждении и энтропия тела убывает: