Что такое энтропия?

Степень необратимости реального процесса может быть неодинаковой. В одном случае состояние окружающих тел изменяется больше, чем в другом. Можно ли количественно оценить эту степень необратимости? Казалось бы, что в качестве меры необратимости можно было бы взять величину работы, эквивалентную количеству теплоты, перешедшей к окружающим телам и вызвавшей изменения их состояния. При обратимом процессе эта работа равна нулю, так как в этом случае состояние окружающих тел не изменяется.

Но такой способ оценки необратимости оказался неправильным. Немецкий физик Клаузиус ввёл для этой цели особую физическую величину, которую назвал энтропией. Это слово греческого происхождения и в переводе означает «превращение». Тем самым Клаузиус подчеркивал особый характер этой величины, связанной с превращением энергии в тепловых процессах.

Для того чтобы выяснить физический смысл энтропии и понять, почему она может являться мерой необратимости, рассмотрим работу воображаемой тепловой машины, в которой отсутствуют потери энергии за счёт трения и теплопроводности, а рабочим веществом является идеальный газ. Далее предположим, что рабочими процессами, переводящими газ из начального состояния в конечное, являются только изотермический и адиабатный процессы.

Такая машина называется идеальной тепловой машиной, так как из сказанного ясно, что её рабочий цикл является обратимым процессом. Работу такой машины впервые теоретически исследовал выдающийся, но, к сожалению, рано умерший французский инженер Сади Карно в 20-х годах прошлого столетия. Карно установил, что непременным условием работы тепловой машины должно явиться наличие тепловых «резервуаров» с разными температурами, один из которых принято называть нагревателем (тот, у которого более высокая температура), а другой - холодильником. Нагревателем является обычно топка, от неё рабочее вещество получает энергию, а холодильником может быть окружающая машину среда (ей отработавший газ отдаёт часть своей внутренней энергии). 33

Вариант 30