卡诺循环中第2步和第4步,系统的熵变?Ssys()0.
在卡诺循环中: 第2步(等温可逆膨胀过程) 这是一个从高温热源 T H T_{H}TH 吸收热量 Q H Q_{H}QH 的等温可逆过程。
根据熵变的定义Δ S = Q r e v T \Delta S = \frac{Q_{rev}}{T}ΔS=TQrev(Q r e v Q_{rev}Qrev 是可逆过程的热,T TT 是体系温度)。
在等温可逆膨胀过程中,系统从高温热源吸收热量 Q H Q_{H}QH,温度为 T H T_{H}TH,所以系统的熵变 Δ S s y s = Q H T H > 0 \Delta S_{sys}=\frac{Q_{H}}{T_{H}}> 0ΔSsys=THQH>0,系统的熵增加。
这是因为系统吸收热量,微观状态数增多,混乱度增大。
第4步(等温可逆压缩过程) 此过程是向低温热源 T C T_{C}TC 放出热量 Q C Q_{C}QC 的等温可逆过程。
同样根据熵变的定义 Δ S = Q r e v T \Delta S=\frac{Q_{rev}}{T}ΔS=TQrev,系统放出热量 Q C Q_{C}QC(此时热量为负值,即 Q C < 0 Q_{C}<0QC<0 ),温度为 T C T_{C}TC,所以系统的熵变 Δ S s y s = Q C T C < 0 \Delta S_{sys}=\frac{Q_{C}}{T_{C}}<0ΔSsys=TCQC<0,系统的熵减少。
因为系统放出热量,微观状态数减少,混乱度降低。
综上,卡诺循环中第2步系统熵变 Δ S s y s > 0 \Delta S_{sys}>0ΔSsys>0;第4步系统熵变 Δ S s y s < 0 \Delta S_{sys}<0ΔSsys<0。
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