Второй закон термодинамики. Первый закон термодинамики выражает общий закон сохранения и преобразования энергии, но он не в состоянии определить направление протекания процессов

Первый закон термодинамики выражает общий закон сохранения и преобразования энергии, но он не в состоянии определить направление протекания процессов.

Напомним, что все реальные процессы имеют преимущественные направления.

Например, тепловой поток направлен от нагретого тела к холодному, которое находится с ним в контакте, но не наоборот. Появление второго закона термодинамики обусловлено необходимостью ответить на вопрос, какие процессы в природе возможны, а какие – нет.

Второй закон термодинамики имеет несколько формулировок:

1) Р. Клаузиус, 1850 р.: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от холодного тела к нагретому;

2) У.Томсон, 1851 р.: невозможен процесс, единственным результатом которого является совершение работы за счет охлаждения теплового резервуара.

На рис. 8.14, а-в приведены графические иллюстрации тепловых двигателей, возможность или невозможность действия которых диктуется вторым законом термодинамики. Второму закону термодинамики соответствует тепловой двигатель, изображенный на рис. 8.11. Невозможен тепловой двигатель, который бы преобразовывал теплоту, полученную от нагревателя, в эквивалентную ей работу (рис. 8.14, а). Для передачи теплоты от холодильника нагревателю необходимо совершить работу над рабочим телом (рис. 8.14, б); такая ситуация реализуется в холодильных установках.

Невозможен и такой тепловой двигатель, в котором бы осуществлялась передача теплоты от холодильника нагревателю без выполнения работы (рис. 8.14, в).

а б в

Рис. 8.14. Графические иллюстрации тепловых двигателей, возможность или невозможность которых диктуется вторым законом термодинамики

Рудольф КЛАУЗИУС (1822-1888) Немецкий физик, один из основателей термодинамики и молекулярно-кинетической теории теплоты. Предложил (вместе с У. Томсоном) первую формулировку второго закона термодинамики (1850 р.), ввел понятие энтропии (1865 р.), идеального газа, длины свободного пробега молекул. Обосновал (1850 г.) уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Сформулировал гипотезу “тепловой смерти Вселенной”.