Общая формулировка второго закона термодинамики

 

Первое начало термодинамики представляет собой математическое выражение закона сохранения и превращения энергии, но не определяет условий возможности таких преобразований. Согласно этому закону возможен переход теплоты от более «горячего» тела к более «холодному» и наоборот, от «холодного» к «горячему». Между тем реальные процессы, происходящие вокруг нас, необратимы, т. е. они самопроизвольно идут только в одном направлении (в направлении установления термодинамического равновесия в системе).

Утверждение о невозможности получения работы за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии, составляет основное положение второго начала термодинамики.

Существует огромное количество формулировок второго начала термодинамики. Приведем лишь некоторые из них.

Формулировка Клаузиуса: Тепло не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому.

Формулировка Томпсона: Невозможен процесс, единственный результат которого состоял бы в поглощении от нагревателя теплоты и полном преобразовании этой теплоты в работу.

Формулировка Планка: Невозможно построить периодически действующую машину, единственным результатом действия которой было бы совершение механической работы за счет охлаждения теплового резервуара.

Таким образом, второе начало термодинамики исключает возможность построения «вечного двигателя второго рода», который совершал бы работу за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии, подобно тому, как первое начало термодинамики исключает возможность построения «вечного двигателя первого рода», который совершал бы работу без внешнего источника энергии.