Лекция 3.1: Основные положения второго закона термодинамики

Первый закон термодинамики утверждает, что теплота может превращаться в работу, а работа в теплоту и не устанавливает условий, при которых возможны эти превращения.

 

Превращение работы в теплоту происходит всегда полностью и безусловно. Обратный процесс превращения теплоты в работу при непрерывном её переходе возможен только при определенных условиях и не полностью. Теплота сам собой может переходит от более нагретых тел к холодным. Переход теплоты от холодных тел к нагретым сам собой не происходит. Для этого нужно затратить дополнительную энергию.

 

Таким образом, для полного анализа явления и процессов необходимо иметь кроме первого закона термодинамики еще дополнительную закономерность. Этим законом является второй закон термодинамики. Он устанавливает, возможен или невозможен тот или иной процесс, в каком направлении протекает процесс, когда достигается термодинамическое равновесие и при каких условиях можно получить максимальную работу.

 

Формулировки второго закона термодинамики. Для существования теплового двигателя необходимы 2 источника – горячий источник и холодный источник (окружающая среда). Если тепловой двигатель работает только от одного источника, то он называется вечным двигателем 2-го рода.

 

Формулировка (Оствальда): \”Вечный двигатель 2-го рода невозможен\”.

 

Вечный двигатель 1-го рода это тепловой двигатель, у которого L>Q1, где Q1 – подведенная теплота. Первый закон термодинамики \”позволяет\” возможность создать тепловой двигатель, полностью превращающий подведенную теплоту Q1в работу L, т.е. L = Q1. Второй закон накладывает более жесткие ограничения и утверждает, что работа должна быть меньше подведенной теплоты (L<Q1) на величину отведенной теплоты – Q2, т.е. L = Q1 – Q2.

 

Вечный двигатель 2-го рода можно осуществить, если теплоту Q2 передать от холодного источника к горячему. Но для этого теплота самопроизвольно должна перейти от холодного тела к горячему, что невозможно. Отсюда следует 2-я формулировка (Клаузиуса):

 

\”Теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более нагретому\”.

 

Для работы теплового двигателя необходимы 2 источника – горячий и холодный. 3-я формулировка (Карно):

 

\”Там где есть разница температур, возможно совершение работы\”.

 

Все эти формулировки взаимосвязаны, из одной формулировки можно получить другую.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *