Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
18
CzęśćIPodstawytransportumaterii,energiiiładunkuelektrycznegowukładachbiologicznych
A
dS
dt
i
t
Natomiastszybkość
dS
dt
,zjakąsięzmieniaentropia
układu,możeprzyjmowaćdowolnewartości.Możebyć
dodatnia,gdyentropiaukładusięzwiększa,ujemna,gdy
entropiamaleje,możeteżbyćzerem,gdyentropiasię
niezmienia.Zależytoodznakuiwartości
naniuzzawszedodatniąwartością
Jeżeli-
dS
dt
e
1
dS
dt
i,toentropiaukładusięniezmienia,
dS
dt
i.
dS
dt
ewporów-
czylientropiawytworzonawukładziewjednostceczasu
jestrównaentropiiefektywnieoddanejwjednostcecza-
sudootoczenia.
Jeżeliukładotrzymujewjednostceczasuzotoczenia
entropię
dS
dt
e
′
,aoddaje
dS
dt
e
′′
,toróżnica
B
dS
dtmin
i
dS
dt
i
t
dS
dt
e
1
dS
dt
c
e
-
dS
dt
e
cc
�
(1.67)
jestujemnaprzy
kościątworzeniasięentropii
ª
«
¬
dS
dt
e
cc
º
»!
¼
dS
dt
c
e
ijestkompensowanaszyb-
dS
dt
i,aentropiaukładujest
zachowana(S=const.)ijestonwstaniestacjonarnym.
Natomiastrośnieentropiaotoczenia.Oznaczato,że
zgodniezdrugązasadątermodynamikicałkowitaen-
tropiaukładuijegootoczeniarośnie.Wtymznacze-
niumożnapowiedzieć,żekażdyprocesnieodwracalny
zwiększaentropięcałejprzyrody.
Wstaniestacjonarnymfunkcjetermodynamiczne
układutermodynamicznegootwartego:entropia,ener-
gia,entalpiaswobodna,zachowująstałąwartośćwcza-
sie.Funkcjetesąstałetakżewukładzieizolowanym,
wstanierównowagi.Zasadniczaróżnicamiędzystanem
stacjonarnymukładuotwartegoastanemrównowagi
układuizolowanegozwiązanajestzwartościami,jakie
przyjmująwymienionefunkcjestanu.Wstanierówno-
wagientropiaprzyjmujewartośćmaksymalną,energia
swobodna-minimalną,aszybkośćtworzeniasięentro-
piijestrównazeru
dS
dt
i=0(ryc.1.7A).Wstaniestacjo-
narnymwukładziezachodząprocesytworząceentropię
dS
dt
i>0,aszybkośćtworzeniasięentropiijeststałai,jak
wykazałIlyaPrigogine-jedenztwórcówtermodynami-
kinierównowagowejdlaukładówotwartych-przyjmu-
jewartośćnajmniejszą(ryc.1.7B).Prawidłowośćtanosi
nazwęzasadyPrigogine’a.
Szybkośćtworzeniaentropiiodniesionadojednostki
objętościdVnosinazwęźródłaentropiilubprodukcji
entropii:
V
1
dV
1
dS
dt
i
(1.68)
WedługPrigogine’awstaniestacjonarnymźródło
entropiiprzyjmujewartośćminimumdlabodźcówod-
powiadającychdanemustanowistacjonarnemu(ryc.
1.8).Fluktuacjebodźcówrozumianejakozakłócenie
Rycina1.7A-B.Szybkośćtworzeniasięentropiizmniejszasię
wczasie:(A)dozerawukładzieizolowanym;(B)dopewnej
wartościminimalnejwstaniestacjonarnym.
σ
minimum
σ
0
X+∆X
X
X-∆X
bodziec
Rycina1.8.Stabilnośćstanustacjonarnego.Zmianabodźca
XoΔXpowodujewzrostźródłaentropii,przywracającystan
stacjonarny(liniaciągła).ZbytsilnefuktuacjeΔXmogą
prowadzićdoprzejściadonowegostanustacjonarnego
(liniaprzerywana).
stanustacjonarnegoprzezzmianęktóregośzbodźców
o∆X
ipowodująwzrostwartościźródłaentropii.Jed-
nakżetowarzyszącazmianiebodźcazmianaprzepływów
skutkujepowrotemdostanuminimumźródłaentropii.
