Энтропия в изолированных и не изолированных системах

Любой самопроизвольный процесс в изолированной системе приводит к возрастанию энтропии этой системы (dS>0). Самопроизвольный процесс приводит систему к состоянию равновесия,при котором энтропия достигает своего максимального значения (dS=0).

• Другими словами,энтропия изолированной системы не может убывать. Следует также понимать, что энтропия неизолированных систем может изменяться за счёт теплообмена с внешней средой: dS = δQобр/T (дифференциальная форма уравнения) или ΔS = Qобр/T (интегральная форма уравнения), где δQ – бесконечно малое количество теплоты, отданное окружающей среде или полученное от неё при обратимом проведении процесса; T абсолютная температура, при которой происходит процесс;

• Таким образом, энтропия неизолированной системы может повышаться или понижаться за счёт теплообмена с окружающей средой в соответствии с тем, положительна или отрицательна величина δQ.

Изменение энтропии в изолированных системах.

• 1. Одним из примеров самопроизвольного процесса в изолированной системе является изотермическое расширение идеального газа:

δQ = dU + pdV

dU = CVdT

δQ= CVdT + pdV, но dT = 0

δQ= pdV, поскольку pV = RT, то p = RT/V

δQ= RT·dV/V

Проинтегрируем это выражение:

Q= ∫RT·dV/V = RTln(V2/V1)

Поскольку температура остается постоянной, выражение для изменения энтропии имеет вид:

Q/T = S2 – S1 = ΔS = R·ln(V2/V1)

ΔS = nRln(V2/V1)

Поскольку V2>V1, отношение V2 к V1 всегда больше единицы, и поэтому изменение энтропии положительно. Таким образом, увеличение объёма, то есть, расширение, при постоянной температуре сопровождается ростом энтропии.