Первое начало термодинамики

Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках классической термодинамики. Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов, которые могут происходить в термодинамических системах. Тут важно понимать, что речь не идет о том, что в этой формулировке второе начало термодинамики провозглашает, что энтропия не может снижаться нигде и никогда.

Это определение особенно важно для химической термодинамики (ввиду сложности рассматриваемых процессов). С точки зрения статистической физики второе начало термодинамики имеет статистический характер: оно справедливо для наиболее вероятного поведения системы.

Второе начало термодинамики (в формулировке неубывания энтропии) иногда используется критиками эволюционной теории с целью показать, что развитие природы в сторону усложнения невозможно. Может показаться, что между ними нет ничего общего, однако все они логически эквивалентны между собой. Из любой формулировки второго начала математически выводятся две другие. Начнем с первой формулировки, принадлежащей немецкому физику Рудольфу Клаузиусу (см.Уравнение Клапейрона—Клаузиуса).

Применение первого начала к различным тепловым процессам

В циклическом процессе внутренняя энергия не изменяется. Если , то система не обменивается теплом с окружающей средой по одной из причин: либо она находится с ней в состоянии термодинамического равновесия, либо является адиабатически изолированной. В ходе процесса теплота может поступать в систему или уходить из неё разными способами.

Эту работу можно превратить в тепло, например, с помощью трения, нагрев более горячее тело. Значит, из неверности постулата Томсона следует неверность постулата Клаузиуса. В состоянии с максимальной энтропией макроскопические необратимые процессы (а процесс передачи тепла всегда является необратимым из-за постулата Клаузиуса) невозможны.

Глава 3. Молекулярная физика и термодинамика

Этот недостаток был устранён Каратеодори в работе «Об основаниях термодинамики» (1909). Уравнение, описывающее такое множество этих состояний в дифференциальной форме, является пфаффовой формой. Однако подобное применение физического закона является некорректным, так как энтропия не убывает только в замкнутых системах (сравн.

Природным процессам свойственна направленность и необратимость, однако в большинстве законов, описанных в этой книге, это не находит отражения — по крайней мере, явного. Прежде всего, у этого закона имеется как минимум три равноправные формулировки, предложенные в разные годы физиками разных поколений.

Вот простая и наглядная иллюстрация этой формулировки: берем из холодильника кубик льда и кладем его в раковину. Тот факт, что этого не происходит, как раз и свидетельствует об уже упоминавшейся направленности физических процессов. Поскольку теплота, отражающая кинетическую энергию молекул, представляет собой одну из форм энергии, она тоже может быть преобразована в работу.

Проиллюстрировать вторую формулировку в действии несложно. В реальном мире никто и никогда не соберет такого идеального двигателя по двум причинам. В-третьих, цилиндру нужно вернуться к исходной точке сжатия, а это также работа по преодолению трения с выделением теплоты, затраченная вхолостую.

Работающий холодильник не является изолированной замкнутой системой, поскольку он подключен к сети электропитания и получает энергию извне — в конечном счете, от электростанций, ее производящих. Этот закон можно сформулировать несколько иначе, если вместо работы A’ внешних сил говорить о работе A самой системы. С той поры оно заняло центральное место в физике, отодвинув на второй план введенное Ньютоном понятие «сила».

А это, я полагаю, приводит еще к одной формулировке второго начала: Холодильник не работает, если он не включен в розетку. По сути дела, формулировка 1-го начала термодинамики послужила основанием для утверждения в физике понятия «энергия».

Смотри еще:

  • Новогодний переполох. Как упаковать подарок?Новогодний переполох. Как упаковать подарок? В этом поможет мастер-класс. В этом году постараюсь воспользоваться идеями с тканевыми мешочками и упаковкой в виде кубиков/треугольников. 6. А можно подарок положить в мешочек из ткани. […]
  • Чем лечить понос у котенкаЧем лечить понос у котенка Посмотрите на наших котят в две и три недели. В этой же статье хотелось бы поподробнее остановиться на том, как и чем лечить понос у котенка. Зеленый поноса у котенка возникает при […]
  • Как построить город в MinecraftКак построить город в Minecraft Строить город можно и в одиночку, и с другими игроками. Что может быть круче, чем создать город в Майнкрафте? Третье, нужно создать группу в ВКонтакте своего будущего города. Для жизни в […]
  • Драйвера для Acer ES1-511Драйвера для Acer ES1-511 Вместе с драйверами устанавливается и программа для работы с камерой. Более подробно процедура описана здесь: Установка драйверов на Windows и в описаниях к драйверам. Как и в случае с […]