Процесс теплообмена между телами с разными температурами ведет к выравниванию средней энергии теплового движения частиц обоих тел, т.е. выравниванию температур тел

Так, например, если два соприкасающихся тела обладали вначале разностью температур и были предоставлены самим себе, то в конце концов температуры обоих тел выравниваются. Но обратный процесс — увеличение разности температур между ними — без внешнего воздействия не происходит.

Газ сам по себе всегда распределяется равномерно по всему объему сосуда и такое состояние соответствует равновесию. Но газ никогда не скапливается в одной части сосуда в большем ко­личестве (с большей плотностью), чем в другой без действия внешних сил.

Точно так же, если ввести в сосуд два разных газа, то вследствие взаимной диффузии они сами собой перемешаются, так что состав смеси станет всюду одинаковым. Это и будет равновесное состояние. Однако для того, чтобы вновь разделить эти газы, требуется затратить большие усилия извне.

Приведенные примеры указывают на важную особенность про­цессов, происходящих в молекулярных системах — на их необратимость. Этим молекулярные процессы отличаются от чисто механических, для которых характерна строгая обратимость.

Обратимым процессом называется такое изменение состояния системы (или одного отдельного тела), которое, будучи проведено в обратном направлении, возвращает ее в исходное состояние, так чтобы система прошла через те же промежуточные состояния, что и в прямом процессе, но в обратной последовательности, а состояние тел вне системы, осталось неизменным.

Обратимыми являются все движения, рассматриваемые в ме­ханике, кроме тех, в которых участвуют силы трения. Действие сил трения приводит к выделению тепла, (т.е. увеличению энергии микроскопического движения частиц тела и окружающей среды) и процесс перестает быть чисто механическим. Этот процесс протекает самопроизвольно. Иначе обстоит дело с обратным процессом. Для возвращения системы в исходное состояние необходимо, чтобы тело вновь пришло в движение за счет энергии выделяющейся при охлаждении его и окружающей среды. Опыт показывает, что хаотичное движение частиц тела не может самопроизвольно вызвать упорядоченное движение этих частиц как целого. Для осуществления этого процесса необходим дополнительный, так называемый компенсирующий процесс. Этот процесс должен заключаться в охлаждение тела и среды до первоначальной температуры, т.е. в отдаче какому-либо другому телу теплоты и совершению над телом работы. Поэтому хотя в результате прямого и обратного процессов система тело-среда и возвращаются в исходное состояние, состояния внешних тел изменяются. Следовательно: все процессы, сопровождаемые трением являются необратимыми.

Этот процесс протекает самопроизвольно, как только обеспечен тепловой контакт между телами. Иначе обстоит дело с обратным процессом - нагреванием одного тела за счет охлаждения другого. Самопроизвольно такой процесс не протекает. Для его осуществления необходимо использовать холодильную машину, работа которой связана с изменением состояния других, внешних тел. Следовательно: процесс теплообмена при конечной разности температур также является необратимым.

Дата добавления: 2014-01-14