6.5 Irréversibilité, Changements d'Entropie et " Travail perdu"

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Considérons un système en contact avec un réservoir de chaleur pendant un processus irréversible. Si il y a de la chaleur absorbée par thereservoir à une température , la variation d’entropie de l’reservoiris $\Delta S = Q/T$ . En général, les processus réversibles sontaccompagnés d’échanges de chaleur qui se produisent à différents niveaux temperatures.To analysez-les, nous pouvons visualiser une séquence de réservoirs de chaleur à différentes températures de sorte que pendant toute portion infinitésimale du cycle, il n’y aura pas de chaleur transférée sur une différence de température finale.

Pendant toute portion infinitésimale, la chaleur $heatdQ_\textrm{rev} sera transférée entre le système et l'un des réservoirs qui se trouve à <img width=$ . Si $ddQ_\textrm{rev} est absorbé par le système, l'entropychange du système est</p> <div><img width=$ Le changement d’entropie du réservoir est

$\displaystyle dS_\textrm{reservoir}= -\frac{dQ_\textrm{rev}}{T}.$

Le changement d’entropie total du système plus l’environnement est

$\\displaystyle dS_\textrm{total} = dS_\textrm{system} +dS_\textrm{reservoir} = 0.$$

Ceci est également vrai s’il y a une quantité de chaleur rejetée par le système.

La conclusion est que pour un processus réversible, aucun changement ne se produit dans l’entropie totale produite, c’est-à-dire l’entropie du système plus l’entropie de l’environnement: $\DeltaS_\textrm{total} = 0$ .

Figure 6.7 : Changements d’état irréversibles et réversibles

Image Fig3irréversibleprocessus réversibles_web

Nous effectuons maintenant le même type d’analyse pour un processus irréversible, qui prend le système entre les mêmes états spécifiés que dans le processus réversible. Ceci est représenté schématiquement en Figure 6.7, avec désignant les processus irréversibles et réversibles. Dans leur processus réversible, le système reçoit de la chaleur et fonctionne Pour le processus réversible

$\displaystyle dU=TdS-dW_\textrm{rev}.$

Comme le changement d’état est le même dans les deux processus (nous l’avons spécifié), le changement d’énergie interne est le même.Assimiler les changements d’énergie interne dans les deux champs d’expression ci-dessus

$\displaystyle dQ_\textrm{actual} - dW_\textrm{actual} = TdS-dW_\textrm{rev}.$

L’indice « réel » fait référence au processus réel (qui est irréversible). Le changement d’entropie associé au changement d’état est

$\ vous pouvez utiliser le code de configuration de l'écran pour afficher le code de configuration de l'écran.$

(6..3)

Si le processus n’est pas réversible, on obtient moins de travail (voir les notes IAW) que dans un processus réversible, $dWdW_\textrm{actual}dW_\textrm{rev}<$ , de sorte que pour le processus irréversible,

$\displaystyle dS\frac{dQ_\textrm{actual}}{T}.$

Il n’y a pas d’égalité entre le changement d’entropie

$$\ displaystyle\Delta S = S_b-S_a\geq\int_a^b\frac {dQ_\textrm{actual}}{T}, where$

où $ddQ_\textrm{actual}<$ est la chaleur échangée dans le processus réel. L’égalité ne s’applique qu’à un processus réversible.

La différence $dWdW_\textrm{rev} - dW_\textrm{actual}<$ représente le travail que nous aurions pu obtenir, mais pas. Il est appelé travail perdu et désigné par $WW_\textrm {perdu}. En termes de cette quantité, nous pouvons écrire,</p> <div> <table width=$

$\ vous pouvez également utiliser le code de configuration de votre ordinateur.$ (6..4)

Le contenu de l’équation (6.4) est quel’entropie d’un système peut être modifiée de deux manières: (i) par échange thermique et (ii) par irréversibilité. Le travail perdu ( $dWdW_\textrm{lost}<$ dans l’équation (6.4)) est toujours supérieur à zéro, donc le seul moyen de diminuer l’entropie d’un système est par transfert de chaleur.

Pour appliquer la deuxième loi, nous considérons le changement d’entropie totale (environnement systemplus). Si l’environnement est une température de réservoir , avec laquelle le système échange de la chaleur,

$\ dans ce cas, vous pouvez utiliser les paramètres de configuration de l'écran.$

Le changement d’entropie total est

$\displaystyle dS_\textrm{total}= dS_\textrm{système} +dS_\textrm{environnement}=......{réel}} {T} + \frac {dW_\textrm{perdu}} {T}\ droit) - \frac {dQ_\textrm{réel}}{T}.$

$\ vous pouvez utiliser le code de configuration de l'écran pour afficher le code de configuration de l'écran.$

La quantité ( $dWdW_\textrm{lost}/T<$ ) est l’entropie générée en raison de la réversibilité.

Encore une autre façon d’énoncer la distinction que nous faisons est

$\ displaystyle dS_\textrm{system} = dS_{\textrm{à partir du transfert de chaleur}} + dS_{\textrm......en raison de processus irréversibles }} = dS_\textrm {transfert de chaleur} + dS_\textrm{Gen}.$

(6..5)

Le travail perdu est également appelé dissipation et noté $dd\Phi$$ . En utilisant cette notation, le changement d’entropie infinitésimal du système devient:

$\ displaystyle dS_\textrm { système}$

$\ displaystyle =dS_\textrm {transfert de chaleur} +\frac {d\Phi}{T}$

$\ displaystyle TdS_\textrm { système}$

$\ affichage = dQ + d\Phi.$

Équation (6.5) peut également être écrit comme équation d’arate,

$\ displaystyle \frac{dS}{dt} = \dot{S} = \dot{S} _\textrm{transfert de chaleur} +\dot{S}_\textrm{Gen}.$

(6..6)

Soit de l’Équation (6.5) ou(6.6) peut être interprété comme signifiant que theentropy du système, , est affectée par deux facteurs: le flux ofheat et l’apparence de l’entropie supplémentaire, désigné par $dS_\textrm{Gen}$ , en raison de irreversibility6.1. Cette entropie supplémentaire est nulle lorsque le processus est réversible et toujours positive lorsque le processus est irréversible. Ainsi, on peut dire que le système se développesources qui créent de l’entropie lors d’un processus irréversible.La deuxième loi affirme que les puits d’entropie sont impossibles dans la nature, ce qui est une façon plus graphique de dire que $dSdS_\textrm{Gen} et <img width=$
Points boueux

Voyons-nous jamais une variable absolue pour l’entropie? Jusqu’à présent, nous n’avons travaillé qu’avec des deltas (MP 6.8)

Je suis confus quant à $$dS=dQ_\textrm{rev}/T<$ par opposition à $$dS\geq dQ_\textrm{rev}/T<$ .(MP 6.9)

Pour les processus irréversibles, comment pouvons-nous calculer
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