Второе начало термодинамики презентация

Содержание

Вопросы к зачёту 13. Определение второго начала термодинамики. 14. Понятие замкнутой системы. 15. Понятие деградации энергии. Примеры. 16. Принцип двойственности систем. 17. Определение энтропии системы. Формула Больцмана. 18. Свойства замкнутой системы.

Слайд 1Второе начало термодинамики
Лекция 5


Слайд 2Вопросы к зачёту
13. Определение второго начала термодинамики.
14. Понятие замкнутой системы.
15. Понятие

деградации энергии. Примеры.
16. Принцип двойственности систем.
17. Определение энтропии системы. Формула Больцмана.
18. Свойства замкнутой системы.

Слайд 3Вопросы к зачёту
19. Открытые системы и их свойства.
20. Понятие диссипативных структур.

Примеры.
21. Понятие самоорганизации. Примеры.
22. Как «работают» ячейки Бенара.
23. Суть синергетического подхода.

Слайд 4Первое начало термодинамики
или
закон сохранения энергии

ΔQ = ΔU + ΔA


Слайд 5Формулировка второго начала термодинамики

Тепло само собой всегда переходит от более нагретого

тела к более холодному
Или
невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Слайд 6Замкнутая система
Система не обменивающаяся с внешней средой
ни энергией,
ни веществом,
ни информацией.


Слайд 7Формулировка второго начала термодинамики
Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели

второго родаВторое начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая невозможность перехода всей внутренней энергии системы в полезную работу.
Второе начало термодинамики является постулатомВторое начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на осно -ве обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.


Слайд 8Формулировка второго начала термодинамики
Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась

бы передача тепла от более холодного тела к более горячему» (такой процесс называется процессом Клаузиуса).

Постулат Томсона: «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (такой процесс называется процессом Томсона).


Слайд 9Необратимые процессы
Необратимым называется процесс называется процесс, который нельзя провести в

противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. Все реальные процессы необратимы. Примеры необратимых процессов: диффузия называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. Все реальные процессы необратимы. Примеры необратимых процессов: диффузия, термодиффузия называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. Все реальные процессы необратимы. Примеры необратимых процессов: диффузия, термодиффузия, теплопроводность, и др.

Слайд 10Деградация энергии
“Высококачественная” световая энергия превращается в энергию химических связей тканей растений,

которая затем после гибели растения деградирует в тепловую энергию в процессе гниения.

Деградация энергии – переход от высокоупорядоченной энергии к энергии хаотического движения (т.е.тепловой энергии)


Слайд 11 Энтропия
Энтропи́я (от греч. ἐντροπία — поворот, превращение) — мера беспорядка системы или мера

хаотической составляющей любой системы

Энтропия впервые введена Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального. Она является функцией состояния и остаётся постоянной в обратимых процессах в обратимых процессах. В необратимых процессах энтропия увеличивается.

Рудольф Клаузиус


Слайд 12Принцип двойственности систем
Все системы состоят из двух составляющих:
хаотической

и упорядоченной.

Соотношение этих составляющих меняется при всех изменениях системы.



Слайд 13Энтропи́я
Энтропи́я – мера деградации энергии, мера неупорядоченности,
неопределённости,
нестабильности.


Слайд 14Свойства замкнутой системы
Энергия замкнутой системы остается постоянной.

Энтропия замкнутой системы возрастает


Слайд 15Формула Больцмана

S = k lnW
Людвиг Больцман


Слайд 16Демон Максвелла
Демон Максвелла — мысленный экспериментмысленный эксперимент 1867 года, а также его

главный персонаж — гипотетическое разумное существо микроскопического размера, придуманное Джеймсом Максвелломмысленный эксперимент 1867 года, а также его главный персонаж — гипотетическое разумное существо микроскопического размера, придуманное Джеймсом Максвеллом с целью проиллюстрировать кажущийся парадокс Второго начала термодинамики.

Джеймс Максвелл


Слайд 17Суть парадокса
Мысленный экспериментМысленный эксперимент состоит в следующем: предположим, сосуд с газомМысленный

эксперимент состоит в следующем: предположим, сосуд с газом разделён непроницаемой перегородкой на две части: правую и левую. В перегородке отверстие с устройством (так называемый демон Максвелла), которое позволя ет пролетать быстрым (горячим) молекулам газа только из левой части сосуда в правую, а медлен- ным (холодным) молекулам — только из правой части сосуда в ле- вую. Тогда, через большой проме -жуток времени, горячие молекулы окажутся в правом сосуде, а холод -ные — в левом.


Слайд 18Суть парадокса
Таким образом, получается, что демон Максвелла позволяет нагреть правую часть

сосуда и охладить левую без дополнительного подвода энергииТаким образом, получается, что демон Максвелла позволяет нагреть правую часть сосуда и охладить левую без дополнительного подвода энергии к системе. Энтропия для системы, состоящей из правой и левой части сосуда, в начальном состоянии больше, чем в конечном, что противоречит термодинамическому принципу неубывания энтропии в замкнутых системах

Слайд 19Демон Максвелла и информация
Получена она в 1928 г. американским инженером Р.

Хартли. Процесс получения информации он формулировал примерно так: если в заданном множестве, содержащем N равнозначных элементов, выделен некоторый элемент x, о котором известно лишь, что он принадлежит этому множеству, то, чтобы найти x, необходимо получить количество информации, равное log2N.

x=log2N.

В информатике используется формула Хартли:


Слайд 20
Наименьшее количество информации 1бит – соответствует выбору одного из двух значений

одной цифры при двоичной записи числа (0 или 1). Т.о. получаем из формулы 1=аLn2 и тогда а= 1/Ln2
Две цифры – два бита и т.д. I цифр – соответствует количеству информации в битах, равному I.

Слайд 21Открытые системы
Лекция 6


Слайд 22
Открытые системы – системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом, энергией и

информацией.

Энтропия открытой системы может как увеличиваться (в случае регресса и увеличения хаоса), так и уменьшаться (в случае развития и упорядочения).

Слайд 23
Автотрофы (др.-греч. αὐτός — сам и τροφή — пища) — живые организмы, синтезирующие органические

соединения) — живые организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических.
Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамидеАвтотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными продуцентамиАвтотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфереАвтотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере, обеспечивая пищей гетеротрофов. Следует отметить, что иногда резкой границы между автотрофами и гетеротрофами провести не удается. Например, одноклеточ- ная эвглена на свету является автотрофом, а в темноте — гетеротрофом.


Слайд 24Диссипативные структуры
Диссипативная система (или диссипативная структура, от лат. dissipatio — «рассеиваю, разрушаю») — это

открытая система — «рассеиваю, разрушаю») — это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия — «рассеиваю, разрушаю») — это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Иными словами, это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне. Диссипативная система иногда называется ещё стационарной открытой системой или неравновесной открытой системой.


Слайд 25Диссипативные структуры
Ламинарный поток
Турбулентный поток


Слайд 26Диссипативные структуры
Диссипативные структуры в экологии связаны в первую очередь с системами

"хищник - жертва" или "паразит - хозяин" и представляют собой циклические колебания (временная упорядочен -ность), которые исследовались Лоткой (1926) и Вольтеррой (1930). Экспериментально такие колебания впервые наблюдались в Северной Америке для популяций зайцев и рысей на основании данных о числе заготовленных шкурок


Слайд 27Диссипативные структуры


Слайд 28Ячейки Бенара


Слайд 29Ячейки Бенара


Слайд 30Ячейки Бенара


Слайд 31Ячейки Бенара


Слайд 32Ячейки Бенара


Слайд 33Реакция Белоусова Жаботинского


Слайд 34Необходимые свойства самоорганизующихся систем
Система должна быть открытой;
Наличие управляющих параметров;
Наличие внутрисистемных связей.


Слайд 35Схема процесса самоорганизации
внешнее воздействие на систему;
изменение управляющего параметра;
изменение эффективности прежних или

образование новых внутрисистемных связей;
образование диссипативных структур, усложнение системы.



Слайд 36Теория Дарвина и самоорганизация или от простого к сложному


Слайд 37
Дарвин против Больцмана?

Больцман против космоса?


Слайд 38Синергетика
Синергетический подход означает эквивалентность рассмотрения процессов в различных открытых системах, из

которых состоит наш мир и проявляющихся как в живой так и неживой природе, так и в общественных, психологических и социальных системах.

Слайд 39Хаос и порядок

Порядок из хаоса
или
хаос из порядка


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика