Термодинaмикaнинг иккинчи бош қонуни

ТУРЛИ ЖAРAЁНЛAРДA ЭНТРОПИЯНИНГ ЎЗГAРИШИ

Табиатдаги барча реал жараёнлар қайтмас жараёнлар эканлиги юқорида қайд қилинди. Қайтмас жараёнларда энтропиянинг ўзгариши (III. 14) ва (III. 15) тенгламалар билан ифодаланади. Лекин бу тенгламалар тенгсиз бўлганлигидан улардан фойдаланиб, энтропиянинг ўзгаришини ҳисоблаб чиқариш мумкин эмас. Иккинчидан, энтропия ҳолат функцияси бўлиб, унинг ўзгариши жараённинг қайтар ёки қайтмас тарзда боришига боғлиқ эмас, яъни бу икки хил жараёнда энтропиянинг ўзгариши бир хил.

Фақат Q_кайтар>Q_{кайтмас} ва A_қайтар>A_{қайтмас} бўлганлигидан бўлади.
Турли жараёндарда энтропиянинг ўзгаришини ҳисоблашда (III. 12) ва (III. 13) дан фойдаланилади:
(III.26)
Бунинг учун бу тенгламани икки ҳолат учун интеграллаш керак:
(III.27)
S_1, S₂- энтропиянинг дастлабки ва сўнгги ҳолатдаги қиймати. Шу усулдан фойдаланиб, баъзи жараёнларда энтропиянинг ўзгаришини ҳисоблаймиз.
Изотермик жараён (T=const, III.4-расм). Бу хил жараёнларга моддаларнинг фаза ўзгариши, яъни бир агрегат ҳолатдан иккинчи агрегат ҳолатга, бир кристалл шаклидан иккинчисига ўтиши каби жараёнлар мисол бўлади. Бу жараёнларда Т турғун бўлганлигидан (III.27) тенгламадаги Т ни интегралнинг ташқарисига чиқариб, жараённинг йўналиши маълум бўлганлигидан (изотермик жараён) ни оламиз: Q-тўла функция хоссасига эга, dQ - ни интеграллаш мумкин:
(III.28)
Q_T - жараённинг иссиқлик эффекти (яширин ўтиш иссиқлиги). Aгар жараён турғун босимда борса:

Демак
(III.29)
Т - ўтиш температураси.
Модда юқори температурали ҳолатда бўлса, унинг энтропияси катта бўлади. Масалан, бир моль сувнинг энтропияси бир моль музнинг энтропиясидан 22,0110⁶ Ж (5,256 ккал) ортиқ.
Иситиш. Моддаларни турғун босимда (изобарик) ёки турғун ҳажмда (изохорик) қиздириш мумкин.
Турғун босимда п моль моддани dT температурагача қиздириш учун кетган иссиқлик:
(III.30)
Q нинг бу қиймати (III.27) тенгламага қўйилса:

Aгар Т₁=298° га тенг бўлса, яъни стандарт шароитда S^о₂₉₈
бўлади (III.30а)
Бу интегрални ечиш учун С_Р нинг температурага боғлиқ ҳолда ўзгари-шини билиш керак. Лекин катта аниқлик талаб қилинмаганда ёки темпера-тураларнинг кичик оралиғида Cp=const деб қабул қилиш мумкин: У ҳолда:
(III.31)
Шунингдек, агар жараён изохорик бўлса:
(III.32)
(III.31) ва (III.32) тенгламалардан маълум бўлишича, қиздирилганда моддаларнинг энтропияси ортар экан.
Модда ҳолатининг ўзгариши. Газларнинг температураси, ҳажми ва босими ўзгарганда энтропияси ҳам ўзгаради. Идеал газ ҳолатларининг ўзгаришини кузатайлик. I ва II бош қонуннинг мувозанат жараёнлари учун умумлашган тенгламаси (III. 18) дан

ёки

лардан фойдаланамиз: қиймати юқоридаги тенгламага қўйилса, идеал газлар учун қуйидагича бўлади:

Бу ерда: C_v=const, яъни C_v температурага қараб ўзгармайди деб фараз қилиб, тенглама интегралланса,
(III.33)
ҳосил бўлади.
Aгар T₁=T₂ бўлса, яъни газнинг V₁ дан V₂ гача кенгайиши изотермик равишда

борса, =0 бўлганлигидан

бўлади (III.34)
Демак, газ кенгайганда унинг энтропияси ортар экан.
Икки ҳолат тенгламалари P₁V₁=RT₁ ва P₂V₂= RT₂ дан, идеал газлар учун бўлганлигидан, V₂/V нинг қиймати (III.33) тенгламага қўйилса:

Aгар T₂=T₁бўлса,
бўлади. (III.35)
Д емак, газнинг босими ортиши билан унинг энтропияси камаяр экан. Газнинг турли ҳажм ва босимдаги энтропиясини қуйидагича ҳисоблаш мумкин.
Идеал газлар қонунига мувофиқ ва нинг бу қиймати (Ш.33) тенгламага қўйилса:




(III.36)