Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

Это и дает возможность исследователю зара­нее предсказать, как пойдет неизвестный про­цесс, заранее предвидеть, при каких условиях ему удастся заставить еще не изученную на опыте реакцию пойти в нужном направлении. Для этого ученому необходимо иметь сведения об энтропии всех участников процесса, включая источники теплоты.

Рис. 21. Применение понятия «энтропия» значительно упро­щает сложные расчеты. Вот, например, как просто изобра­жается в координатах Т S (температура — энтропия) тот же самый цикл Карно для одного моля идеального газа, который представлен на рис. 16, II. В теплотехнике такой спо­соб изображать циклы тепловых машин общепринят. Он очень удобен. В этом случае площадь цикла соответствует теплоте, полученной системой.

Химическая реакция, как и любой другой процесс, связана с работой (в результате реак­ции могут выделяться или поглощаться газо­образные вещества или изменяться объемы реагирующих веществ и, следовательно, может совершаться работа расширения или реакция может протекать в химическом источнике тока и совершать электрическую работу и т. п.). Химическая реакция, как и любой другой про­цесс, всегда сопровождается обменом тепла с окружающей средой. Если реакция идет только с поглощением тепла, систему нужно нагревать. Если тепло выделяется — охлаждать.

Для проведения расчета очень удачно то, что энтропия источников работы не может изме­няться. Ведь в понятие «работа» не входят ни теплота, ни температура. Это очень сильно упрощает расчет энтропии.

Изменение энтропии источников теплоты нужно обязательно учитывать, хотя это и услож­няет задачу.

Если реакция, как и любой процесс, может быть проведена обратимо, то расчет изменения энтропии прост. В качестве примера мож­но рассмотреть любой изотермический процесс (испарение, плавление, изотермическое расшире­ние). В этом случае существует, кроме системы, только один источник тепла. Их температуры одинаковы. Тепло, поглощенное системой, отдано источником (нагревателем). Насколько увели­чилась энтропия системы, настолько же умень­шилась энтропия источника. Общее изменение энтропии равно нулю.

Это очень важное заключение справедливо для любых процессов, в которых участвует любое количество источников теплоты, если только эти процессы квазистатические — обра­тимые. Можно высказать общее положение: в любом обратимом процессе общее изме­нение энтропии равно нулю. Справедливо и обратное положение: если общее изменение энтропии равно нулю, то процесс обратимый. Такая зависимость очень важна. Она и позво­ляет ученому не наблюдать за процессом при всех условиях. Ему достаточно знать только начальное и конечное состояния системы и источ­ников теплоты, и он сможет судить, был ли этот процесс обратимым или нет.

Обратимый процесс в сущности никуда не идет, никуда не направлен. Это цепь равновес­ных состояний. Реальный, необратимый, неста­тический процесс такой особенностью не обла­дает, именно потому, что он не равновесный, он самопроизвольно идет только в одну сто­рону. Только в том направлении может идти реальный процесс, в котором общая энтро­пия, т. е. энтропия системы вместе с энтро­пией всех источников теплоты, может только возрастать. Обратное положение тоже справед­ливо: если общая энтропия возрастает, то про­цесс необратим и может самопроизвольно про­текать в нужном направлении.

Если расчет приводит к результату, согласно которому общая энтропия уменьшается, то про­цесс невозможен. В данном направлении он не пойдет. Всякие попытки осуществить такой процесс будут абсолютно безнадежны. Этот энтропийный принцип широко используется

163