1. Дальневосточный федеральный
университет
Кафедра Судовой энергетики и автоматики
Техническая газодинамика
Автор: к.т.н., старший преподаватель каф. СЭиА
Фершалов Андрей Юрьевич

2. Лекция 10
«Физический смысл энтальпии и энтропии»

3. Энтальпия
Энтальпия (теплосодержание) (h),
 кДж 
 кг 


термодинамический потенциал, характеризующий состояние
макроскопической системы в термодинамическом равновесии
при выборе в качестве основных независимых переменных
энтропии и давления.

4. Энтальпия
Другими словами – энтальпия это состояние
термодинамической системы, равное сумме внутренней
энергии и произведения давления на объем системы
h = U + pV
где: - внутренняя энергия; - давление; - объем системы.

5. Для идеальных газов определить энтальпию можно по
формуле
h = c pT
где сР – изобарная теплоемкость газа, которую можно
определить
cp =
k
R
k −1
где k – коэффициент изоэнтропы (н а п р и м е р для воздуха
k=1,4);

6. Газовая постоянная
R – Газовая постоянная
 Дж 
 кг ⋅ K 


зависящая от природы газа (н а п р и м е р для воздуха
Дж
R=287  кг ⋅ K  ) и определяемая как отношение универсальной




газовой постоянной к молярной массе газа.
Физический смысл газовой постоянной R – она равна
работе, затраченной на расширения 1 кг конкретного газа при
нагреве его на один градус в изобарном процессе.

7. Энтропия
Энтропия – S
 Дж 
 кг 


функция состояния термодинамической системы,
характеризующая направление протекания процесса
теплообмена между системой и внешней средой, а также
направление протекания самопроизвольных процессов в
замкнутой системе.

8. Энтропия
В связи с тем, что внутри системы, выполняющей какую либо
работу, происходят необратимые процессы преобразования
энергии в тепло, сопровождаемые потерями энергии,
энтропия является мерой необратимого рассеивания
энергии. Определить ее можно следующим образом
Q1 − Q2 dQ
dS = S1 − S 2 =
=
T
T
где Q – количество теплоты, полученное или отданное
газом; Т – абсолютная температура.

9. Изменение энтропии
Поскольку на практике используют обычно не саму величину
энтропии, а ее изменение, нулевое значение энтропии для
газа или смеси газов, не вступающих между собой в
химическую реакцию, может быть выбрано произвольно. Это
возможно благодаря тому, что энтропия является функцией
состояния и, следовательно, изменение ее в каком либо
процессе определяется разностью энтропий в точках начала
и конца процесса и не зависит от выбора начала отсчета
самой энтропии
2
dQ
∆S = S 2 − S1 = ∫
1 T

10. Анализ уравнения
Из уравнения видно, что при:
• ∆S =0 – процесс обратимый, может протекать как в прямом,
так и в обратном направлении (идеальный случай, на
практике не достижим);
• ∆S >0 – процесс необратимый, самопроизвольно протекает
только в одном направлении (н а п р и м е р: увеличение
энтропии потока за счет повышения его статической
температуры из-за трения);
• ∆S <0 – такой процесс не может протекать произвольно,
необходим подвод энергии извне (н а п р и м е р: работа
холодильных машин).
• ∆S - поскольку величина температуры всегда
положительна, из этого следует, что при подводе тепла к
системе ее энтропия возрастает, а при отведении убывает.

11. Определение изменения энтропии
При определении изменения энтропии для идеальных газов
можно воспользоваться следующими формулами (4.24 или
4.25):
S 2 − S1 = c p ln
T2
P
− R ln 2
T1
P
1
T2
P2
S 2 − S1 = c p ln − R ln
T1
P
1

12. Важно!
Все процессы в природе
протекают в направлении
увеличения энтропии.

13. Список использованной литературы
Фершалов Ю.Я., Фершалов М.Ю., Фершалов А.Ю. Техническая
газодинамика. Учебное пособие. – Владивосток, изд-во ДВГТРУ,
2008 г. – 114 c.
Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. – М.: Наука,
1976. – 888 с.
Дейч М.Е. Техническая газодинамика. – М.: Энергия, 1974. – 592
с.
Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейдлин А.Е. Техническая
термодинамика. – М.: Наука, 1979. – 512 с.
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Наука, 1973. –
847 с.