Второй закон термодинамики

Первый закон термодинамики не позволяет определить направление протекания процесса. То есть возможен процесс самопроизвольной передачи тепла от холодного тела к горячему.

Второй закон термодинамики утверждает, что невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от холодного тела к горячему. Из этого следует, что переход от неупорядоченного движения частиц к упорядоченному возможен лишь при условии, что он сопровождается каким-либо компенсирующим процессом.

Отношение теплоты Q, полученной телом в изотермическом процессе, к температуре T процесса, называется приведенным количеством теплоты Q^*.

На малом участке процесса 1-2:

;

Найдем приведенное количество теплоты, сообщаемое телу в обратимом цикле Карно.

;

Второй и четвертый интегралы равны нулю, так как (адиабатные процессы)

(с учетом формулы (*)).

Это справедливо для любого обратимого цикла.

;

В этом случае стоящее под интегралом выражение является полным дифференциалом некоторой функции S, т.е.

Функция S называется энтропией. dS и dQ имеют один и тот же знак. Значит, по характеру изменения энтропии можно судить о направлении процесса теплообмена.

Энтропия тела, подобно внутренней энергии, является однозначной функцией его состояния.

Энтропия изолированной системы при любых происходящих в ней процессах не может убывать

.

Из определения энтропии следует, что

Запишем первый закон термодинамики

Здесь знак равенства относится к обратимым процессам, а знак неравенства – к необратимым.

Сделаем преобразования

;

Введем обозначение: .

Таким образом, внутренняя энергия тела состоит из двух частей: F – называется свободной энергией. Это та энергия, которая может быть обращена в работу; TS – связанная энергия, которая не может быть передана в изотермическом процессе в форме работы. Энтропия является мерой связанности энергии.

Дата добавления: 2014-11-07