가역 단열 팽창 동안
엔트로피 변화
엔트로피는 시스템의 무작위성 또는 무질서성의 척도입니다. 그것은 상태 수량이며, 이는 시스템 상태를 정의하는 물리적 수량입니다. 이 시스템은 관찰중인 우주의 일부입니다. 시스템은 세 가지 유형의 유형 일 수 있습니다 :개방, 폐쇄 및 고립 된 시스템.
엔트로피
엔트로피는 물리적 양의 열역학적 장애를 측정하는 양입니다. 온도 변화에 따른 열 에너지의 변화의 척도입니다.
엔트로피 s =dq/dt
가역 단열 팽창
단열 팽창은 시스템 또는 주변 환경 사이의 열 에너지를 전달하지 않고 압력, 부피 및 온도에 의해 물질 상태의 변화가 발생하는 열역학적 시스템입니다.
단열 과정에서 열 전달 q는 0이므로 내부 에너지의 변화에 의한 작업은
입니다.단열 과정은 시스템과 주변 환경 사이에 열 전달이없는 이상적인 과정이며 내부 에너지의 변화는 ΔU =u2 - u1
입니다.및 w =-ΔU =u1 -u2
이 과정에서 열 전달이 없기 때문에 (Q =0), 엔트로피는 0이라고합니다 (ΔS =0)
예 :온수 플라스크, 터빈.
단열 팽창 공정
가스에 의한 확장은 압력이 감소함에 따라 부피의 증가이며, 공정이 단열 시스템에서 수행되기 때문에 열 전달은 없습니다. 작업은 시스템의 내부 에너지를 사용하여 가스 확장이 발생하여 시스템 온도를 줄이는 시스템에 의해 수행됩니다. 이것을 냉각 효과라고합니다.
가스 w =p.dv 및 dq =0
에 의해 수행 된 작업단열 과정 :
p v/=상수
단열 과정에서 수행 된 작업
마찰이없고 절연 피스톤이있는 실린더에 이상적인 가스의 두더지를 고려할 때 P는 압력이며, DX는 피스톤에 의해 움직이는 작은 거리,
입니다.dw =padx =pdv
여기서 a는 단면이고 dv =adx
입니다
완료된 총 작업은
입니다w =∫v₁v∫ pdv …… (1)
단열 변화에서
pv r =g 또는 p =g* v - r eq..1
에 넣습니다.w =∫v₁v∫ g * v -rdv
w =∫v₁v∫ g * v -rdv
=g₂v₂v₁ v -rdv
=g/(1-r) * [v (1-r)] v₁v₂
=g/ (1-r) * [v₂ (1-r)-v₁ (1-r)]
=g/ (r -1) * [v₁ (1 -r) -v₂ (1 -r)]
=1/ (r -1) * [g * v₁ (1 -r) -g * v₂ (1 -r)] ……. (2)
g =p₁ v₁ r =p₂ v₂ r… EQ (2)
w (adia) =1/ (r-1) * [(p₁vr₁ * v₁ (1-r)-p₂vr₂ * v₂ (1-r)]
w (adia) =1 / (r - 1) *(P1V1 -P2V2) …… (3)
단열 방정식의 유도
열역학 제 1 법칙에서
dq =du + dw…. (1)
1 몰의 가스의 경우
가됩니다dw =pdv
du =ncvdt 및 cv =du/dt => du =ncvdt =cvdt (n =1)
단열 과정의 경우 DQ =0;
이상적인 가스 방정식에서 :
pv =rt… .. (2) (n =1)
이제 식 (1)에 du와 dw의 값을 적용하고 있습니다. :
0 =CVDT + PDV…. (3)
식 (2)에서 두 측면을 차별화하면 다음을 얻습니다.
pdv + vdp =rdt
DT =(PDV + VDP)/ r
dt의 값을 Q .. (3)
CV (PDV + VDP)/ R + PDV =0
CV (VDP) + CV + R (PDV)… (4)
우리는 cp =cv + r이 그것을 식에 넣었다는 것을 알고 있습니다. (4)
CV (VDP) + CP (PDV) =0
두 측면을 CVPV로 나누면 다음과 같이 얻습니다.
DP/P + (CP/CV)* DV/V =0
우리가 알고 있듯이 cp / cv =r
dp/p + r* dv/v =0 ……. (5)
식 (5)
의 양쪽을 모두 통합합니다=+ dp/p + r ∫ dv/v =c
=loge p + r log p v =c
=loge pv r =c
=pv r =ec
=pv r =g
P와 T 의 관계
이상적인 가스 방정식은
입니다PV =RT (1 mol 가스의 경우)
v =rt/p… (1)
방정식 PVR =k
에 식 (1)의 값을 넣으십시오.p (rt/p) r =g
=P (1 - R) tr =g (상수)
v와 t 의 관계
1 몰의 가스의 경우 pv =rt
p =rt/v
pv r =g를 넣으면
rt/v * vr =g 또는 t * v (r - 1) =g/r
=TV (r - 1) =g (상수)
이상적인 가스의 V와 T 사이의 단열 관계를 설명합니다.
단열 가역 과정
가역 단열 과정은 등방성 과정이라고합니다. 단열 과정에서 열 에너지의 변화는 0이므로 (Q =0), 엔트로피 변화도 0이라고합니다. 엔트로피가 고정 된 이러한 과정은 등방성 과정이라고합니다.
엔트로피는 DQ/DT
입니다열전달 DQ/DT =0
가 없으므로 DQ는 0이됩니다.ds =0
예를 들어 증기 터빈의 증기 확장과 가스 터빈의 가스가 포함됩니다.
결론
엔트로피는 무작위 상태 또는 장애 척도를 측정합니다. 장애 또는 불확실성을 계산하는 데 도움이되는 중요한 과학적 개념입니다. 가스에 의한 확장은 압력이 감소하지만 단열 공정에서 또는 분리 된 시스템에서 수행되는 부피의 증가입니다. 열 전달은 없습니다. 따라서, 가역 단열 과정에서 엔트로피 변화는 0이다. 그러나 비 분리 시스템의 엔트로피는 가역적 과정에서 변화 할 수 있으며 분리 된 시스템으로의 돌이킬 수없는 변화는 엔트로피를 증가시킬 것임을 기억하십시오.
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