Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Второе начало термодинамики:
Первый закон термодинамики не позволяет установить направление протекания процессов. Он не исключает возможности такого процесса, единственным результатом которого было бы превращение теплоты, полученной от некоторого тела, в эквивалентную ей работу. Например, первое начало допускает построение периодически действующего двигателя, совершающего работу за счет охлаждения одного источника теплоты (например, за счет внутренней энергии океанов). Такой двигатель наз. вечным двигателем второго рода. Обобщение огромного экспериментального материала привело к выводу о невозможности построения вечного двигателя второго рода и получило название второго закона (второго начала) термодинамики. Существует несколько эквивалентных друг другу формулировок второго закона термодинамики. Приведем две из них, принадлежащих соответственно Р. Клаузиусу (1850) и У. Томсону (1851): 1) невозможен процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от холодного тела к горячему;
2) невозможен процесс, единственным результатом которого является совершение работы за счет охлаждения одного тела. Для доказательства эквивалентности этих двух формулировок нужно показать, что из отрицания справедливости первой из этих формулировок следует отрицание справедливости второй формулировки, и наоборот.
Предположим, что неверна первая формулировка второго закона, т. е. существует такой X-процесс, единственный результат которого состоит в передаче теплоты от холодного тела к горячему. Возьмем тогда два тела: первое с температурой Т1 и второе с температурой Т2<Т1. Осуществим идеальный тепловой двигатель, работающий по прямому циклу Карно и использующий упомянутые тела в качестве нагревателя и холодильника. За один цикл рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты Q1, передает холодильнику количество теплоты |Q1|и совершает работу A=Q1 |Q2|. Если затем с помощью Х-процесса передать теплоту |Q2| от холодильника обратно нагревателю, то удастся осуществить процесс, противоречащий второй формулировке второго закона термодинамики: единственным результатом этого процесса будет совершение работы за счет равной ей теплоты, полученной от нагревателя. Предположим теперь, что неверна вторая формулировка второго начала термодинамики, т. е. существует такой Y-процесс, единственный результат которого состоит в совершении работы за счет соответствующего охлаждения одного тела. Тогда осуществим идеальную холодильную установку, работающую по обратному циклу Карно между телами с температурами T1 и T2<T1. За один цикл рабочее тело заберет у тела с меньшей температурой теплоту Q2 и передаст телу с большей температурой теплоту |Q1|. На привод этой установки нужно затратить за один цикл работу А'=|Q1| Q2, которую можно получить с помощью Y-процесса за счет равной ей теплоты, забираемой у тела с температурой T1. В результате совершения цикла и Y-процесса будет осуществлен процесс, противоречащий первой формулировке второго закона термодинамики: единственный результат этого процесса передача теплоты Q2>0 горячему телу от холодного. Рассмотрим еще одну формулировку второго закона термодинамики: энтропия изолированной системы не может убывать при любых происходящих в ней процессах: dS0, где знак равенства относится к обратимым процессам, а знак больше к необратимым процессам.