ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Второе начало термодинамики. Направление естественных процессов из "Физическая химия" Клаузиус предложил другую формулировку переход теплоты от холодного тела к более теплому не может происходить без компенсации. Компенсация означает, что для переноса теплоты от холодного тела к горячему в циклическом процессе нужно дополнительно затратить некоторую работу, переходящую в конечном счете в теплоту и поглощаемую нагретым телом. Если процесс нециклический, то компенсация означает изменение термодинамического состояния рабочего тела. Так, например, газ может производить работу расширения за счет поглощения теплоты, и в квазистатиче-ском процессе вся теплота превратится в работу. Однако термодинамическое состояние газа в конце процесса будет отличаться от исходного . [c.22] Нетрудно убедиться в однозначности обеих формулировок. Действительно, допуская, что утверждение Планка и Кельвина неверно, мы получаем возможность извлечь из данного тела теплоту и при помощи периодически действующей машины (т. е. машины, работающей циклами — возвращающейся периодически в начальное состояние) превратить ее в работу целиком. После этого работу можно опять превратить в теплоту, причем при более высокой температуре— это можно сделать, например, посредством трения. В итоге мы осуществляем процесс переноса теплоты от данного тела к другому, более горячему без всякой компенсации, так как машина работает циклически. Этот результат, очевидно, противоречит утверждению Клаузиуса. Ясно, также, что если бы утверждение Клаузиуса не выражало собой второго начала, то, перенося теплоту от данного тела к другому, более нагретому, и заставив работать тепловую машину, поднимающую груз, можно было бы за счет этого количества теплоты произвести работу подъема груза, что противоречит формулировке Планка и Кельвина. [c.22] Все естественные процессы, которые самопроизвольно протекают в природе, требуют для своего обращения той или иной компенсации. Так сам собой происходит процесс переноса теплоты от горячего тела к холодному, но для его обращения нужно затратить работу и сообщить соответствующее количество теплоты нагретому телу. Работа домашнего холодильника иллюстрирует это явление охлаждение предметов в холодильнике сопровождается переносом теплоты от предметов к деталям прибора, а затем и к воздуху (холодильник нагревает окружающую среду), причем этот перенос требует и дополнительной затраты злектрической энергии, расход которой отмечается счетчиками. Газ сам произвольно диффундирует в атмосферу другого газа, но разделение смеси на составные части само по себе не происходит и для его осуществления нужно затратить энергию. [c.22] Процессы, обращение которых связано с компенсацией, называются необратимыми. Предельно необратимый процесс, например, расширение газа в пустоту без совершения работы требует и наибольшей компенсации. [c.23] Степень необратимости как-то связана с той теплотой, которая характеризует масштабы компенсации. Найти эту зависимость очень важно, так как, зная ее, мы получили бы критерий для суждения о степени необратимости перехода из данного состояния в другое. Но теплота характеризует процесс, а не состояние. Нашей же задачей является отыскание такой функции, которая зависела бы только от состояния системы зная каким образом эта функция изменилась при переходе от данного состояния к другому, можно решить был ли переход обратимым или нет. [c.23] Вернуться к основной статье