Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Второе начало термодинамики


Первое начало термодинамики не исключает создания такой машины непрерывного действия, которая была бы способна превращать в полезную работу практически всю подводимую к ней теплоту (так называемый вечный двигатель второго рода). Однако КПД тепловых машин меньше единицы. Часть теплоты рассеивается в окружающую среду. Карно показал, что любая тепловая машина должна содержать помимо нагревателя (источника теплоты) и рабочего тела, совершающего термодинамический цикл (например, пара), также и холодильник, имеющий температуру более низкую, чем температура нагревателя. Клаузиус дал второму началу термодинамики следующую формулировку: теплота не может самопроизвольно перейти от системы с меньшей температурой к системе с большей температурой. Он показал, что в любом непрерывном процессе превращения теплоты от нагревателя в работу, непременно должна происходить отдача теплоты холодильнику.

Если машина работает на основе цикла Карно, то на протяжении изотермического контакта с нагревателем (Т = Т1), рабочее тело получает количество теплоты Q1, а на другом изотермическом участке, находясь в контакте с холодильником (Т = Т2), отдает ему количество теплоты Q2. Отношение Q2/Q1 должно быть одним и тем же у всех машин с обратимым циклом Карно, у которых одинаковы соответственно температуры нагревателей и холодильников, и не может зависеть от природы рабочего тела. Это отношение называется пропорцией Карно: Q2/Q1 = Т21.

В 1865 году Клаузиус ввел понятие энтропии как функции, которая подобно энергии, давлению, температуре, характеризует состояние газа. Когда к газу подводится некоторое количество теплоты ΔQ, то энтропия изменяется на величину ΔS = ΔQ/T. Больцман связал понятие энтропии с вероятностью.

Для объяснения направленности процессов в природе вводят понятие термодинамической вероятности. Термодинамической вероятностью данного состояния некоторой системы (W) называется число комбинаций отдельных элементов системы, или число микросостояний, с помощью которых реализуется это состояние. Предположение о том, что все микросостояния, соответствующие данному макросостоянию равновероятны, носит название эргодической гипотезы. Вероятность состояния (р) – это доля времени, в течение которого система находится в данном состоянии. Она пропорциональна термодинамической вероятности. Термодинамическая вероятность системы, состоящей из двух частей с термодинамическими вероятностями W1 и W2 равна произведению термодинамических вероятностей частей системы W = W1W2. Для практического анализа используют не термодинамическую вероятность, а функцию, называемую энтропией. По формуле Планка энтропия: S = klnW, где k – постоянная Больцмана. В замкнутых системах энтропия не убывает ΔS ≥ 0. Если ΔS = 0, процесс обратимый, если ΔS > 0 – необратимый. Когда энтропия системы возрастает, то соответственно усиливается беспорядок в системе. В этом случае второе начало термодинамики постулирует, что энтропия замкнутой системы постоянно возрастает. Если система изотермически получает (∆Q > 0) или отдает (∆Q < 0) некоторое количество теплоты ∆Q, то изменение энтропии ΔS ≥ Q/T (формула Клаузиуса). Для анализа неизотермических процессов переходят к интегралу ΔS ≥ ∫dQ/T. Такие системы эволюционируют в сторону увеличения в них беспорядка, хаоса и дезорганизации. Термодинамика впервые ввела в физику понятие времени в форме необратимого процесса возрастания энтропии в системе. Такое понятие эволюции системы противоречит понятию эволюции, которое лежит в основе теории Дарвина. В процессе эволюции Дарвина происходит усложнение организации, в термодинамике эволюция связывается с дезорганизацией систем. Это противоречие оставалось неразрешенным вплоть до 60х годов 20 века, пока не появилась новая неравновесная термодинамика, которая оперирует с открытыми системами, живущими за счет заимствования порядка из внешней среды.



 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Первое начало термодинамики | Открытые системы. Самоорганизация в открытых системах

Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 300; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.002 сек.