Здавалка
Главная | Обратная связь

Второе начало термодинамики.



 

Из соотношений (1) и (2) предыдущего параграфа видно, что к.п.д. тепловой машины меньше единицы. Наилучшей была бы машина с к.п.д., равным единице. Такая машина могла бы полностью превращать в работу всю полученную от некоторого тела теплоту, ничего не отдавая холодильнику. Она была названа вечным двигателем второго рода. Многочисленные опыты показали невозможность создания подобной машины. К такому выводу впервые пришел Сади Карно в 1824 г. В дальнейшем это детально было изучено Р.Клаузиусом (1850 г.) и В.Кельвином (1852 г.), которые сформулировали второе начало термодинамики.

Формулировка Клаузиуса (1850): Тепло не может самопроизвольно переходить от менее нагретого к более нагретому телу без каких-либо изменений в системе.

Из этого определения не вытекает, что тепло не может передаваться от менее нагретого к более нагретому телу. Тепло передается от менее нагретого к более нагретому телу в любых холодильных установках, но передача тепла здесь не происходит самопроизвольно, так как при этом совершается работа.

Формулировка Томсона (Кельвина) (1851): Невозможно преобразовать в работу всю теплоту, взятую от тела с однородной температурой, не производя никаких других изменений в состоянии системы.

Здесь не вытекает, что теплота не может быть полностью обращена в работу. Например, при изотермическом процессе (dU=0) теплота полностью обращается в работу, но здесь еще происходит расширение газа, то есть происходят изменения в состоянии системы.

Видно, что приведенные формулировки эквивалентны.

Еще одна формулировка второго начала термодинамики: невозможен вечный двигатель второго рода.

Второе начало термодинамики позволяет разделить все термодинамические процессы на обратимые и необратимые. Обратимыми процессами являются процессы, протекающие с очень малой скоростью, в идеальном случае бесконечно медленно. В реальных условиях процессы протекают с конечной скоростью, и их можно считать обратимыми только с определенной точностью. Необратимость же является характерным свойством, вытекающим из самой природы тепловых процессов. Примером необратимых процессов являются все процессы, сопровождающиеся трением, процессы теплообмена при конечной разности температур, процессы растворения и диффузии. Эти все процессы в одном направлении протекают самопроизвольно, "сами собой", а для совершения каждого из этих процессов в обратном направлении необходимо, чтобы параллельно происходил какой-то другой, компенсирующий процесс. Следовательно, в земных условиях у событий имеется естественный ход, естественное направление.

Второе начало термодинамики определяет направление протекания термодинамических процессов и тем самым дает ответ на вопрос, какие процессы в природе могут протекать самопроизвольно. Оно указывает на необратимость процесса передачи одной формы энергии – работы в другую – теплоту. Работа – форма передачи энергии упорядоченного движения тела как целого; теплота – форма передачи энергии неупорядоченного хаотического движения. Упорядоченное движение может переходить в неупорядоченное самопроизвольно. Обратный переход возможен лишь при условии совершения работы внешними силами.

Вопросы

Для самопроверки

1. Что понимают в термодинамике под внутренней энергией системы?

2. Как называется мера энергии, получаемой или отдаваемой телом в процессе теплоотдачи?

3. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?

4. Сформулировать первое начало термодинамики

5. Между какими величинами устанавливается связь в первом законе термодинамики?

6. Что называют удельной теплоемкостью и какова ее размерность?

7. Что называют молярной теплоемкостью и какова ее размерность?

8. Что называют вечным двигателем первого рода?

9. Записать первый закон термодинамики для изохорного, изотермического, изобарного процесса.

10. Какие процессы называют адиабатными?

11. Что такое идеальная тепловая машина?

12. Что называют циклом Карно?

13. Какой цикл называется прямым?

14. Что определяет второе начало термодинамики?

15. Сформулировать второе начало термодинамики.

16. Что называют вечным двигателем второго рода?

17. Какой процесс называется обратимым?

Тема 6. СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.