Вопрос. Второе начало термодинамики.

Первое начало термодинамики, выражая закон сохранения и превращение энергии. Не позволяет при этом установить направление протекания термодинамических процессах. Второе начало термодинамики дает ответ на вопрос какие процессы возможны в природе а какие нет. Используя понятия энтропии и неравенство Клаузиуса второе начало термодинамики можно сформулировать как закон возрастания энтропии: любой необратимый процесс в замкнутой системе происходит так что энтропия при этом возрастает или другими словами в процессах проходящих в замкнутых системах энтропия не убывает. Формула Больцмана позволяет объяснит второе начало термодинамики возрастание энтропии означает переход системы из менее вероятных в более вероятные. Термодинамическая вероятность состояния системы это число способов которые могут быть реализовано данное состояние . Реальные процессы необратимы поэтому можно утверждать что все процессы замкнутой системы ведут к увеличению энтропии. Существуют еще 2 формулировки второго начало термодинамики. Формулировка по Кельвину невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты полученный от нагревателя в эквивалентную ей работу. По Клаузиуса невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому. Первые два начала дают недостаточно сведений о поведении термодинамических систем при абсолютном 0 поэтому они дополняются третьим началом термодинамики или теоремой Нернста Планка энтропия всех тел в состоянии равновесия стремится к 0 по мере приближения температуры к нулю Кельвина .

 

 

Вопрос. Цикл Карно.

Основываясь на второе начало термодинамики Карно вывел следующие теорему из все периодических действующих тепловых машин имеющих одинаковую температуры нагревателей Т1 и холодильников Т2 наибольшим КПД обладают обратимые машины при этом КПД машин работающих при одинаковых температурах Т1 и Т2 равны друг другу и не зависят от природы рабочего тела а определяются только температурами. Карно проанализировал цикл состоящий из двух изотерм и двух адиабат.

 

Изотермическое расширение и сжатие 1-2, 3-4. А адиабатное расширение 2-3, 4-1. При изотермическом расширении U=const и количество теплоты получаемым газом Q1= работе расширения. . При адиабатном расширении отсутствует тепло обмен а работа расширения совершается за счет изменения внутренней энергии . Количество теплоты отданная газом при изотермическом сжатии равно работе сжатия . Работа адиабатного сжатия . Работа совершаемая в результате кругового процесса . КПД цикла . Применив уравнение Пуассона КПД цикла Карно . То есть определяется температурами нагревателя и холодильника.