Квазистатический – процесс, в ходе которого система все время остается в состоянии равновесия

Энтропия, второе начало термодинамики. Тепловые машины. Цикл Карно.

Равновесное состояние термодинамической системы определяется постоянством значений макроскопических величин, характеризующих это состояние.

P=const

T=const

Параметры состояния

V=const

U=const

Обратимым называют такой термодинамический процесс

А В, который, будучи проведен в обратном направлении, возвращает систему в исходное состояние, проходя через те же промежуточные состояния в обратной последовательности, а состояние тел вне термодинамической системы остались неизменными.

Квазистатический – процесс, в ходе которого система все время остается в состоянии равновесия.

V V

Цикл Карно. Садди Карно 1796-1832 Франция.

η-всех обратимых систем, работающих в идентичных условиях одинаков и определяется только температурами нагревателя и холодильника.

S1 S2 S3 S

η-любой необратимой машины всегда меньше, чем η обратимой, работающей в тех же условиях.

Предвесники 2-го начала термодинамики!!!!

Нельзя ли построить периодически действующую тепловую машину без холодильника?. Q2=0 => такая машина превращала бы в работу всю теплоту, заимствованную от нагревателя.

Закон сохранения энергии здесь не нарушается. Тогда представляется возможность создания вечного двигателя 2-го рода (перпетуум мобиле 2-го рода) => Заимствуем тепло из «неограниченного» (из океана, атмосферы, недров Земли) источника и превращаем его в работу.

… тепло и вечный двигатель => Вильтгельм Оствальд (1853-1932 гг.) –.

Цикл Карно.

Тепловая машина= нагреватель + рабочее тело + холодильник

· Роль рабочего тела.

· При теплообмене работы не совершается => вреден.

· Принцип В. Томсона (ещё не Л. Кельвин)

Невозможно осуществить циклический процесс, единственным результатом которого было бы превращение в работу теплоты отнятой у какого-либо тела, без каких-либо изменений в окружающих телах.

Рабочее тело – идеальный газ.

Преобразовано в работу

Энтропия.

В замкнутой или изолированной системе при протекании любого обратимого процесса энтропия остается неизменной S = constdS = 0

При протекании в замкнутой термодинамической системе необратимого процесса, энтропия системы возрастает, достигая своего максимума в состоянии равновесия системы.

Энтропия-мера отклонения реального процесса от идеального

-

I-начало:

Закон сохранения энергии.

II-начало:

В замкнутой или изолированной системе при протекании необратимого процесса энтропия системы возрастает, достигая своего максимума в состоянии равновесия системы. Если система находится в состоянии равновесия(S = Smax), то какие либо изменения в системе без внешнего воздействия невозможны.

Энтропия замкнутой системы может только возрастать (не убывать).

· Устанавливает наличие в природе фундаментальной асимметрии – однонаправленность всех самопроизвольно происходящих в природе процессов.

· Количество энергии в замкнутых системах сохраняется, но распределение энергии меняется необратимым образом.

III-начало:

При Т→0 S→0, т.е. невозможно охладить вещество до температуры абсолютного нуля.

Отличие энергии от внутренней энергии.

U-S

1) общее-функции состояния.

2) U=const для замкнутой системы.

3) энтропия, однажды созданная, не может уменьшиться.

Увеличение энтропии при теплопередаче

Необратимые процессы в замкнутой системе всегда сопровождаются возрастанием энтропии.

Различные формулировки II начала термодинамики.

1. Вильям Томсон ↔ лорд Кельвин 1851.

«Невозможен круговой процесс единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара.»