ние энтропии, выражаемое в соответствии со вторым началом термо-
динамики соотношением
dS
>
δ Q
T
.
(1)
Поскольку термодинамическое равновесие возможно только при
отсутствии обмена массой и энергией между системой и окружающей
средой, то максимум энтропии достигается при постоянстве состава
химических элементов и внутренней энергии системы в силу закона
сохранения энергии
dU
=
δQ
−
δA
=
δQ
−
pdv.
(2)
Утверждение, что в системе, не взаимодействующей с окружаю-
щей средой, со временем устанавливается единственно возможное
устойчивое состояние, основано на опыте и является, по существу,
законом природы.
Совмещая выражения (1) и (2), получим
TdS
>
dU
+
δ A
или
TdS
−
dU
−
pdv
>
0
.
(3)
После достижения равновесия, когда система не обменивается
энергией с окружающей средой
dU
= 0
)
и не совершает работы
(
dv
= 0
),
неравенство (3) превращается в уравнение
dS
= 0
.
Таким образом, расчет равновесия изолированных многокомпо-
нентных термодинамических систем может быть сведен к задаче опре-
деления состояния, характеризуемого максимумом энтропии [3]. По-
этому для составления искомой системы уравнений необходимо най-
ти аналитическую связь между величиной энтропии единицы массы
рабочего тела, образующего систему, и термодинамическими параме-
трами, определяющими ее состав, свойства и условия существования.
В общем случае рассматриваемые системы включают в себя газо-
вую фазу, отдельные однокомпонентные конденсированные фазы и фа-
зы, образованные растворами веществ в конденсированном состоянии.
В свою очередь, газовая фаза состоит из нейтральных и электрически
заряженных (ионизированных) компонентов, подчиняющихся уравне-
нию состояния идеального газа. Содержание в системе компонентов
газовой фазы
(
i
= 1
,
2
, . . .
k
)
,
компонентов конденсированных раство-
ров
((
r
= 1
,
2
, . . .
R
)
,
x
= 1
,
2
, . . .
X
)
и отдельных конденсированных
фаз
(
l
= 1
,
2
, . . .
L
)
выражается в молях на единицу массы
n
i
,
n
rx
и
n
l
.
Тогда энтропия такой системы окажется
S
=
k
X
i
=1
S
(
p
i
)
i
n
i
+
L
X
l
=1
S
l
n
l
+
X
X
x
=1
R
X
r
=1
S
rx
n
rx
=
k
X
i
=1
S
0
i
−
R
0
ln
R
0
Tn
i
v
n
i
+
+
L
X
l
=1
S
0
l
n
l
+
X
X
x
=1
R
X
r
=1
S
0
rx
−
R
ln(
n
rx
/
n
x
)
n
rx
,
(4)
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2012
241
