Означення другого начала термодинаміки

ДРУГЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМІКИ. ЦИКЛ КАРНО

Лекція 6

Означення другого начала термодинаміки. Рівняння другого начала термодинаміки, виходячи із першої і другої форм запису першого начала термодинаміки. Прямий і зворотній довільні цикли. Коефіцієнти ефективности прямого і зворотнього циклів. Прямий і зворотній цикли Карно. Коефіцієнти ефективности прямого і зворотнього циклів Карно. Математичні вирази другого начала термодинаміки. Принцип зростання ентропії в ізольованих системах. Фізичний і термодинамічний смисл ентропії.

1. Перше начало термодинаміки формально стверджує рівноцінне взаємне перетворення роботи і тепла:

L ↔ Q. (6.1)

2. Але реальні процеси (6.1) якісно нерівноцінні: робота безпосередньо перетворюється в тепло, а тепло може перетворитися в роботу через інші форми енергії, безпосереднього перетворення не відбувається.

3. Таким чином, реальні процеси протікають односторонньо і друге начало термодинаміки вказує на напрямок термодинамічних процесів і на умови досягнення рівноваги.

4. Із значної кількости означень другого начала термодинаміки приведемо першоджерельні у сучасному трактуванні:

· Саді Карно (1824 р.). Неможливо перетворити тепло в роботу без різниці температур.

· Рудольф Клаузіус (1850 р.). Неможливо провести без компенсації (звершення роботи) – передачі тепла від холодного джерела тепла (Т₂) до гарячого (Т₁), де Т₂<Т₁, тобто в ізольованій термодинамічній системі тепло Q₂ від холодного тіла до гарячого Q₁ не може передаватися без компенсації – виконання роботи (L₀).

· Вільям Томсон (1851 р.). У природі не існує термодинамічних процесів, єдиним наслідком яких є звершення роботи (L₀) і охолодження верхнього джерела тепла (Q₁), тобто в ізольованій термодинамічній системі тепло в роботу не може перетворюватися без компенсації – перенесення тепла від гарячого (Т₁) до холодного (Т₂) джерел тепла.

· Перетворення тепла в роботу при циклічних змінах робочого тіла неможливе без наявности двох джерел тепла – верхнього (гарячого з Т₁) – тепловіддавача і нижнього (холодного з Т₂) – приймача.

· Рудольф Клаузіус (1876 р.). Існує така функція термодинамічного стану, приріст якої пропорційний кількости зведеного тепла (), що підводиться до термодинамічної системи при Т (ця функція – ентропія):

dS= (6.2)

ds= (6.3)

де δQ, δq – зведене (приведене) тепло.

· Макс Планк (1879 р.). Неможливо створити такий термодинамічний цикл, щоби робоче тіло в кінці процесу було б у такому стані, що й на початку процесу.

Дата добавления: 2014-12-25