Цитата: Поверонов от 13.01.2019 09:32:33Данный "закон" для "открытых" систем - это тот же закон сохранения в замкнутой системе лишь с замыканием входящего и выходящего потоков ( в настоящей открытой системе входящий и выходящий потоки неизвестны - как только они становятся известны система замыкается )
ЗЫ. В сущности этот "закон" - лишь известная сказка о бассейне с входной и выходной трубой для несжимаемой жидкости.
Надо заметить что данный "закон" равнозначен известному закону сохранения энергии замкнутой системы и отличается лишь делением на время.
Заметим что известный физический закон первичен ибо имеет квантор "всегда" - и на что константу ни дели результат будет константа.
Ага.... а Жизнь продалжается всегда...или надоело уже
[spoiler=Скрытый текст] просто реферат
Открытые системы могут обмениваться энтропией
с окружающей средой за счет переноса массы. Поэтому уравнение изменения энтропии открытой системы имеет вид
С помощью этого равенства можно получить уравнение баланса энтропии открытой системы.
Рассмотрим сначала простую открытую систему с одним входом и одним выходом. За промежуток времени dx в систему втекает масса вещества dmin
и вытекает dmout. Одновременно с веществом переносится энергия в форме теплоты. Изменение энтропии системы за счет переноса массы
Изменение энтропии за счет теплообмена
Таким образом,
Если теплообмен происходит при постоянной температуре, то
Для стационарного процесса
dS / dx = 0 и mit1 = m(mt =
т, тогда
Если система имеет несколько входов и выходов, то скорость изменения энтропии системы можно представить так:
интегралы J вычисляются для каждого канала обмена обмена те-
Ju 1 )j
пловой энергией в отдельности с граничными значениями температур в начале и конце теплового потока.
Если все тепловые потоки переносятся при постоянных температурах Тр то интеграл можно заменить отношением Q; / Ту В этом случае для стационарного процесса
Энтропия открытой адиабатной системы может как возрастать, так и убывать. Энтропия возрастает, если приток энтропии в систему и производство энтропии в системе больше оттока энтропии из системы.
Пример 5.4
Теплоизолированный калориметр наполнен водой (т7(, = 1000 г) при температуре tw = 20°С, теплоемкость воды cw = 4,186 кДж/(кг • К). Контейнер калориметра изготовлен из серебра, масса ms = 250 г, теплоемкость серебра cs = 0,234 кДжДкг К). В воду бросают кусок алюминия массой тА = 200 г с температурой tM = 100°С, сА =
= 0,894 кДжДкг • К). Определите увеличение энтропии в системе. Что является причиной изменения энтропии?
Решение
Равновесную температуру системы определим с помощью первого закона термодинамики:
Обозначим индексом 1 начальное состояние системы, а индексом 2 — конечное. Система изолирована, поэтому ее внутренняя энергия не меняется. Баланс энтропии определим из следующих соображений. Система состоит из воды, контейнера и бруска алюминия, dSYC = 0,dS = dSjrr, поэтому
Все вещества находятся в конденсированном состоянии, поэтому
Энтропия системы возрастает за счет перетекания тепловой энергии от более нагретого тела к менее нагретым частям системы.
Рассмотрим еще пример.
Пример 5.5
Изобретатель утверждает, что ему удалось создать устройство, которое не требует подвода энергии и способно разделять поток воздуха на две части — горячий и холодный потоки. Изобретатель представил результаты испытаний, подтверждающие, что при поступлении воздуха с температурой tx = 20°С и давлением р{ = 5 бар в устройство в стационарном режиме, на выходе образуются два потока с параметрами (t2 = 80°С, р2 = 1 бар) и (t3 = -20°С,р3 = 1 бар). 60% массы воздуха проходит через выход с меньшей температурой. Проверить, не противоречит ли изобретение основным законам термодинамики.
Решение
Поскольку давление невелико, будем использовать в расчетах модель идеального газа: Г, = 293 К, Т2 = 353 К, Т3 = 253 К, ср = 1 кДжДкг-К), Q = 0, W = 0.
Проверим, не нарушаются ли законы сохранения массы, энергии и выполнение второго закона:
щ=т2+Щ — закон сохранения массы;
тл/г, +
m2h2 + m?h?> = 0 — закон сохранения энергии; m
3=0,6m,,
щ = 0,4т,, тогда закон сохранения энергии можно записать как
Откуда Т{ = 0,4 • Г2 + 0,6 • Т3,293 = 0,4 • 353 + 0,6 • 253.
Итак, законы сохранения массы и энергии не нарушаются.
Проверим батане энтропии:
[justify]В стационарном режиме
dS / dx = 0, кроме того, по условию