Энтропия

В механике равновесное состояние системы определялось минимумом энергии, однако в термодинамике этого условия уже недостаточно, например:

Рис.1

если в сосуде с перегородкой находится идеальный газ при определенной температуре, то, убрав перегородку, газ займет весь объем, переходя в соответствующее равновесное состояние, однако, температура газа останется прежней и энергия в процессе установления равновесия не изменится. Следовательно, энергия системы не может характеризовать процесс установления равновесия в системе, в этом случае используется энтропия, которая может быть получена из соотношения (3), после преобразования:

. (4)

Величина , т.е. отношение теплоты, полученной телом, к температуре процесса называется приведенной теплотой. Соотношение (4) показывает, что сумма приведенных теплот в цикле меньше или равна нулю. Так же как и раньше, знак "<" относится к необратимым циклам, а знак "=" к обратимым. Клаузиус показал, что этот результат справедлив для любого цикла и записывается:

. (5)

Выражение (5) называется неравенством Клаузиуса. Для простоты рассмотрим обратимый процесс. Из теории криволинейных интегралов известно, что если криволинейный интеграл равен нулю, то под интегралом стоит полный дифференциал некоторой функции S. Т.е. dQ/T=dS. Функция S была названа энтропией. В общем случае , где знак ">" относится к необратимым процессам, а знак "=" – к обратимым.