ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ


ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

- один из осн. законов термодинамики, устанавливающий необратимость реальных термодинамич. процессов. В. н. т. сформулировано как закон природы H. Л. С. Карно (N. L. S. Carnot) в 1824, P. Клаузиусом (R. Clausius) в 1850 и У. Томсоном (Кельвином) (W. Thomson, Kelvin) в 1851 в различных, но эквивалентных формулировках. В. н. т. в формулировке Клаузиуса утверждает, что процесс, при к-ром не происходит никаких изменений, кроме передачи тепла от горячего тела к холодному, необратим, т. е. теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более горячему (принцип Клаузиуса). Согласно формулировке Томсона, процесс, при к-ром работа переходит в тепло без к.-л. иных изменений состояния системы, необратим, т. е. невозможно полностью преобразовать в работу всё тепло, взятое от тела, не производя никаких др. изменений состояния системы (принцип Tомсона). Принцип Томсона эквивалентен утверждению о невозможности вечного двигателя2-го рода. В. н. т. можно сформулировать также в виде принципа Каратеодори: вблизи любого состояния термодинамич. равновесия и сколь угодно близко к нему существует состояние, в к-рое нельзя попасть при помощи адиабатич. процесса.

Из невозможности вечного двигателя 2-го рода следует Карно теорема о том, что кпд любого теплового двигателя не превосходит кпд Карно цикла1119918-443.jpg1119918-444.jpg., к-рый определяется только темп-рой нагревателя T1 и холодильника T2. На основании теоремы Карно удаётся построить абс. шкалу темп-р (шкалу Кельвина, см. Абсолютная температура).

Рассматривая циклич. процесс, при к-ром система получает (или от неё отнимают) малые кол-ва теплоты dQ при абс. темп-ре T, можно сформулировать В. н. т. в виде Клаузиуса неравенства

1119918-445.jpg

интеграл берётся по замкнутому циклу; если тепло отнимают, то считается, что 1119918-446.jpg . Знак равенства относится к обратимым процессам (равенство Клаузиуса). Клаузиус установил неравенство (1), рассматривая циклич. процесс как предел суммы большого числа элементарных циклов Карно.

Из равенства Клаузиуса следует, что для равновесного процесса 1119918-447.jpg есть полный дифференциал ф-ции состояния S, наз. энтропией. Если учесть первое начало термодинамики, согласно к-рому

1119918-448.jpg

(U - внутр. энергия, P- давление, V- объём), то из В. н. т. следует, что существует интегрирующий множитель T-1, к-рый делает выражение (2) полным дифференциалом 1119918-449.jpg . Поэтому В. и. т. можно сформулировать в виде неравенства 1119918-450.jpg1119918-451.jpg. Неравенство Клаузиуса можно записать в след. виде: 1119918-452.jpg (знак равенства соответствует обратимым процессам). Это неравенство - другая, интегральная формулировка В. н. т. Из него следует, что для адиабатически изолиров. системы 1119918-453.jpg при необратимых процессах энтропия возрастает, а при обратимых - остаётся неизменной.

Др. эквивалентные формулировки В. н. т. можно получить с помощью любого термодинамического потенциала. Напр., для Гельмгольца энергии (свободной энергии) 1119918-454.jpg получим 1119918-455.jpg.

При выборе в качестве термодинамич. потенциала Гиббса энергии 1119918-456.jpg получим 1119918-457.jpg

В кинетич. теории газов В. н. т. является следствием Болъцмана Н-теоремы, т. к. Н -функция Больцмана, определяемая через ср. логарифм ф-ции распределения атомов, пропорциональна энтропии идеального газа. Поэтому убывание энтропии имеет не абсолютный, а вероятностный характер.

В статистич. физике выясняется физ. смысл энтропии, связанной с логарифмом термодинамической вероятности W соотношением Больцмана 1119918-458.jpg . Термодинамич. вероятность 1119918-459.jpg определяется статистич. весом макроскопич. состояния. Возрастание энтропии означает переход системы из менее вероятного состояния в более вероятное.

В термодинамике неравновесных процессов В. н. т. оказывается следствием положительности производства энтропии (т. е. скорости её возрастания), к-рое является положительно определённой квадратичной формой от термодинамич. сил, характеризующих отклонение системы от состояния термодинамич. равновесия. T. о., неравновесная термодинамика даёт количественную характеристику В. н. т.

В статистич. физике устанавливают пределы применимости В. н. т., связанные с существованием флуктуации энтропии. Вывод о "тепловой смерти" Вселенной, к-рый иногда делают на основе применения к ней В. н. т. как к замкнутой термодинамич. системе, не является правомерным. Ошибочны также попытки опровергнуть этот вывод, учитывая возможность флуктуации, как это было сделано Л. Больцманом (L. Boltzmann). Дело в том, что в эволюции Вселенной существ. роль играет тяготение, к-рое не принималось во внимание.

Лит. см. при ст. Термодинамика. Д. H. Зубарев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ" в других словарях:

  • ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ — один из осн. законов термодинамики; устанавливает необратимость макроскопич. процессов, протекающих с конечной скоростью: процессы, связанные с теплообменом при конечной разности темп р, с трением, с диффузией, с выделением джоулевой теплоты и др …   Физическая энциклопедия

  • ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ — один из основных законов термодинамики, закон возрастания энтропии: в замкнутой, т. е. изолированной в тепловом и механическом отношении, системе энтропия либо остается неизменной (если в системе протекают обратимые, равновесные процессы), либо… …   Большой Энциклопедический словарь

  • второе начало термодинамики — – устанавливает существование энтропии как функции состояния макроскопической системы и определяет для всех протекающих в природе процессов соотношение между энтропией и теплотой. Различные виды энергии стремятся превратиться в теплоту, а теплота …   Химические термины

  • Второе начало термодинамики — Начала термодинамики Статья является частью серии …   Википедия

  • Второе начало термодинамики —         принцип, устанавливающий необратимость макроскопических процессов, протекающих с конечной скоростью. В отличие от чисто механических (без трения) или электродинамических (без выделения джоу левой теплоты) обратимых процессов (См.… …   Большая советская энциклопедия

  • второе начало термодинамики — один из основных законов термодинамики, закон возрастания энтропии: в замкнутой, то есть изолированной в тепловом и механическом отношении, системе энтропия либо остаётся неизменной (если в системе протекают обратимые равновесные процессы), либо… …   Энциклопедический словарь

  • второе начало термодинамики — antrasis termodinamikos dėsnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. second law of thermodynamics vok. Entropiesatz, m; zweiter Hauptsatz der… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • второе начало термодинамики — antrasis termodinamikos dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. second law of thermodynamics vok. Entropiesatz, m; zweiter Hauptsatz der Thermodynamik, m rus. второе начало термодинамики, n; второй закон термодинамики, m pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • второе начало термодинамики — antrasis termodinamikos dėsnis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Dėsnis, apibūdinantis šilumos virtimo darbu sąlygas. Antrosios rūšies amžinojo variklio sukurti negalima. Esama daug tolygių formuluočių: a) negalimas procesas, kurio… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ — устанавливает существование энтропии как ф ции состояния макроскопич. системы и вводит понятие абс. термодинамич. т ры. Утверждает, что все процессы, протекающие с конечной скоростью, в принципе необратимы, и дает термодинамич. критерии для… …   Химическая энциклопедия

Книги

Другие книги по запросу «ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ» >>