(张朝阳证明熵是状态函数)
理想气体熵的公式及熵增原理
理想气体在任意两个状态的熵的差值是多少?张朝阳带着网友继续推导,边列公式边做说明。理想气体处于状态1时的体积为V1,温度为T1,设此状态下的熵为S1;状态2时的体积为V2,温度为T2,设此状态下的熵为S2。根据熵的定义可知,我们需要寻找一个准静态过程,它连接状态1与状态2以提供积分路径。最简单的一个过程可以如下选取:状态1先经过T1的等温过程变成中间状态i,这时体积从V1变成了Vi,接下来进行绝热过程将状态i变成状态2,使得其温度从T1变到T2,同时体积从Vi变到V2。
由上节课的推导可知,对于等温过程中熵的变化,有如下公式:
而绝热过程气体吸热 Q=0,所以对应的熵的变化Si-S2=0,即Si=S2。于是,只需计算Vi与V1的比值即可。另外,将绝热方程与理想气体状态方程联立,可得:
那么状态2的熵与状态1的熵的差值为:
将上述的ln函数拆成相减的形式,可以进一步把理想气体的熵表达为: