Termodynamikens første lov er en af \u200b\u200bde mest almindelige og grundlæggende love af naturen. Det er ikke kendt en enkelt proces, hvor i det mindste

i nogen grad vil hans overtrædelse blive observeret. Hvis en proces er forbudt i henhold til den første lov, kan du være helt sikker på, at det aldrig vil ske. Denne lov giver dog ikke nogen instrukser om, hvilke retningsprocesser der udvikler sig, der opfylder princippet om energibesparelse.

Lad os forklare dette eksempel.

Retning af termiske processer. Den første lov om termodynamik siger ikke noget om retning af varmeveksling mellem legemerne i forskellige temperaturer angivet i termisk kontakt. Som allerede diskuteret ovenfor forekommer varmeveksling, således at temperaturer er justeret, og hele systemet har tendens til tilstanden af \u200b\u200btermisk ligevægt. Men den første lov ville ikke blive forstyrret, hvis varmeoverførslen tværtimod var fra kroppen med en lav temperatur til kroppen med en højere, forudsat at fuld forsyning af indre energi ville forblive uændret. Men hverdags erfaring viser, at det aldrig vil ske.

Et andet eksempel: Når stenen falder i en vis højde, forsvinder al den kinetiske energi af sin progressive bevægelse, når jorden rammer, men selve stenens indre energi og kropperne omgiver det, så loven om energibesparelse er selvfølgelig , viser ikke sig at blive forstyrret. Men den første lov af termodynamikken ville ikke være i strid med returprocessen, hvor stenen ville have passeret fra de omkringliggende genstande en vis mængde varme fra de omkringliggende genstande, som et resultat af, at stenen ville være steget til en vis højde. Men ingen har nogensinde set sådanne spontane rigning sten.

Ujævnheder af forskellige typer energi. Ved at tænke på disse og andre lignende eksempler, kommer vi til den konklusion, at den første lov om termodynamik ikke pålægger nogen begrænsninger i retning af energiforanstaltninger fra en art i den anden og til retning af overgangen af \u200b\u200bvarme mellem organerne, krævende kun den vigtigste energiforsyning i lukkede systemer. I mellemtiden viser erfaringerne, at forskellige typer energi ikke er lig med evnen til at blive til andre typer.

Mekanisk energi kan helt omdannes til en hvilken som helst krops indre energi, uanset hvilken temperatur der var. Faktisk kan enhver krop opvarmes med friktion, hvilket øger dens indre energi efter værdi svarende til perfekt arbejde. Tilsvarende kan elektrisk energi omdannes fuldstændigt til det indre, for eksempel, når den elektriske strøm føres gennem modstanden.

Til inverse transformationer af indre energi til andre typer er der visse begrænsninger, der består i, at udbuddet af den indre energi under ingen omstændigheder kan vende

hele til andre former for energi. Med de markerede særegenheder af energiforanstaltninger er retningen af \u200b\u200bflydende processer i naturen forbundet. Den anden lov af termodynamik, der afspejler fokus for naturlige processer og pålæggelse af begrænsninger af de mulige retningslinjer for energitransformationer i makroskopiske systemer, er såvel som enhver grundlæggende lovgivning, en generalisering af et stort antal erfarne fakta.

For at tydeligere forestille sig det fysiske indhold i termodynamikens anden lov, overveje det mere om spørgsmålet om reversibilitet af termiske processer.

Reversible og irreversible processer. Hvis det er nok til langsomt at ændre betingelserne, så processen af \u200b\u200bprocessen, der strømmer i det under overvejelse, var signifikant mindre end afslapningshastigheden, er en sådan proces fysisk udpeget en kæde af tæt på hinanden af \u200b\u200bligevægtstilstande. Derfor beskrives en sådan proces af de samme makroskopiske parametre som tilstanden af \u200b\u200bligevægt. Disse langsomme processer kaldes ligevægt eller kvasistatisk. Med sådanne processer kan systemet karakteriseres af parametre, såsom tryk, temperatur osv. Ægte processer er ikke-ligevægt og kan betragtes som ligevægt med større eller mindre nøjagtighed.

Overvej de følgende eksempler.

Lad gas være i et cylindrisk fartøj lukket af et stempel. Hvis du skubber stempelet ved den endelige hastighed, vil gasudvidelsen være en irreversibel proces. Faktisk, så snart stemplet trækkes, vil gastrykket direkte ved stemplet være mindre end i andre dele af cylinderen. En sådan proces kan ikke reversible gennem de samme mellemliggende tilstande, da når stemplet er afsløret, vil det ikke være stempel fra den ultimative hastighed nær stemplet, men dets kompression. Således giver den hurtige udvidelse eller gaskompression et eksempel på en irreversibel proces.

For at udvide gassen strengt lys, skal du skubbe stemplet uendeligt langsomt. På samme tid vil gastrykket være ens på hvert øjeblik på samme tid, gasens tilstand afhænger af stempelets position og ikke fra retningen af \u200b\u200bdens bevægelse, og processen vil blive reversibel.

Den mest levende irreversibilitet af gasudvidelsesprocessen manifesteres, når udvidelsen opstår i hulrummet uden at udføre mekanisk arbejde.

Irreversible er alle processer ledsaget af varmeveksling mellem organer med forskellige temperaturer. Ireversibiliteten af \u200b\u200ben sådan varmeveksling er særligt tydeligt synlig på eksemplet om tilpasning af temperaturerne af de legeme, der er angivet i kontakt.

Irreversible er de processer, hvor den mekaniske energi bevæger sig ind i det indre i nærvær af friktion, som ofte siges at være udvælgelsen af \u200b\u200bvarme på grund af friktion. I mangel af friktion ville alle mekaniske processer være reversible.

Således er ligevægtens reversible processer abstraktion, og i praksis findes på grund af eksistensen af \u200b\u200bfriktion og varmeveksling ikke. Undersøgelsen af \u200b\u200bligevægtsprocesser i termodynamik gør det imidlertid muligt at angive, hvordan processer skal udføres i reelle systemer for at få de bedste resultater.

Forskellige formuleringer af anden lov af termodynamik. Historisk set var åbningen af \u200b\u200btermodynamikens anden lov forbundet med undersøgelsen af \u200b\u200bspørgsmålet om maksimal effektivitet af termiske maskiner, der udføres af den franske videnskabsmand Sadi Carlo. Senere tilbød R. Clausius og W. Thomson (Lord Kelvin) forskellige typer, men den tilsvarende formulering af anden lov af termodynamik.

Ifølge formuleringen af \u200b\u200bClausius er processen umulig, det eneste resultat, som ville være overgangen af \u200b\u200bvarme fra kroppen med en lavere temperatur til kroppen med en højere temperatur.

Thomson formulerede den anden lov af termodynamikken som følger: Den periodiske proces er umulig, hvis eneste slutresultat ville være arbejdet på grund af varme taget fra et legeme.

Udtrykket "det eneste resultat" i disse formuleringer betyder, at ingen andre ændringer udover disse eller i de pågældende systemer ikke forekommer i de omgivende organer. Den betingede ordning for denne type proces, der er forbudt af punktet af klausuler, er vist i fig. 56, og processen forbudt af Tomson Postoon er i fig. 57.

I formuleringen af \u200b\u200bThomson pålægger den anden lov af termodynamik begrænsninger for omdannelsen af \u200b\u200bden indre energi til mekanisk. Fra formuleringen af \u200b\u200bThomson følger det, at det er umuligt at bygge en bil, der kun ville gøre arbejdet ved at opnå varme fra miljøet. En sådan hypotetisk maskine modtog navnet på den anden arts evige motor, da på grund af de ubegrænsede interne energireserver på jorden, havet, vil atmosfæren svare til den evige motor til alle praktiske formål.

Den anden arts evige motor er ikke i strid med den første lov om termodynamik, i modsætning til den første-kind evige motor, dvs. enheder til at arbejde overhovedet uden at bruge en energikilde.

Ækvivalens af Clausius og Thomson's ordlyd. Ækvivalens af ordlyden af \u200b\u200banden lov af termodynamik,

foreslået af Clausius og Thomson, er det etableret ved simpel begrundelse.

Antag at Thomson's postulatus uretfærdigt. Derefter er det muligt at udføre en sådan proces, hvis eneste resultat ville være opvarmningens ydeevne, taget fra den eneste kilde med temperaturen på T. Dette arbejde kan f.eks. Være ved friktion igen til varme igen Sendes af kroppen, hvis temperatur er højere end den. Det eneste resultat af en sådan sammensat proces ville være overgangen af \u200b\u200bvarme fra kroppen med temperatur T til legemet med en højere temperatur. Men dette ville modsige postuleret fra Clausius. Så, Clausius postulat kan ikke være retfærdigt, hvis Thomsons postulat er forkert.

Antag nu, at tværtimod, den uretfærdige stilling i Clausius, og vi vil vise, at Tomsons postulat heller ikke ikke kan udføres. Vi konstruerer en konventionel varmemaskine, der vil fungere, få en vis varme fra varmeren, hvilket giver køleskabet og drej forskellen i arbejdet (fig. 58).

Da Clausius Posture antages at være forkert, er det muligt at foretage en proces, hvis eneste resultat vil være overgangen af \u200b\u200bmængden af \u200b\u200bvarme, der er lig med køleskabet til varmeapparatet. Skematisk er dette vist på højre side af fig. 58.

Fig. 56. Ordningen af \u200b\u200ben hypotetisk indretning, hvori Clausius postulat er brudt

Fig. 57. Det skematiske diagram af en hypotetisk indretning, hvori Tomsons postulat er brudt

Fig. 58. Kombination af indretningen vist i fig. 56, hvor postuleret fra Clausius er brudt, får vi et system, hvor Tomsons postulat bliver krænket.

Som følge heraf vil varmeapparatet give varmemaskinens arbejdsvæske mængden af \u200b\u200bvarme og at modtage i processen i strid med postulatet af klausuler, mængden af \u200b\u200bvarme, således at det generelt vil give mængden af \u200b\u200bvarme, lige til nøjagtigt mængden

varmmaskine bliver til arbejde. I køleskabet er der generelt ingen ændringer overhovedet, for det giver og får samme mængde varme nu er det klart, at ved at kombinere varmemaskinens virkning og processen i strid med postuleret fra Clausius, kan du få en behandle i strid med Tomson postulatet.

Således er postulaterne af Clausius og Thomson enten både trofaste, eller begge er forkerte, og i den forstand svarer de tilsvarende. Deres retfærdighed for makroskopiske systemer er bekræftet af alle eksisterende eksperimentelle fakta.

Princippet om Karateodory. Det fysiske indhold i termodynamikens anden lov i ordlyden af \u200b\u200bClausius og Thomson udtrykkes som en påstand om umuligheden af \u200b\u200bspecifikke termiske processer. Men det er muligt at give en sådan formulering, der ikke angiver typen af \u200b\u200bproces, hvis umulighed er godkendt af denne lov. Denne formulering kaldes princippet om Karateodory. Ifølge dette princip, nær hver ligevægtstilstand af ethvert termodynamisk system, er der andre ligevægtstater uopnåelige fra den første adiabatiske vej.

Lad os vise ækvivalensen af \u200b\u200bThomson's formulering og Karatorory-princippet. Lad et vilkårligt termodynamisk system rettetligt transformeres fra en vis stat 1 i tæt 2 tilstand, modtage en vis mængde varme og udfører arbejde derefter i overensstemmelse med den første lov af termodynamik

Vi refunderer systemet med adiabatisk fra staten 2 til staten, så i en sådan omvendt proces er varmevekslingen fraværende, og den første lov om termodynamik giver

hvor er arbejdet udført af systemet. Folding (1) og (2), vi får

Forholdet (3) viser, at systemet i en sådan cyklisk proces, vendte tilbage til dets oprindelige tilstand, til drift al den opnåede varme. Men det er umuligt i henhold til termodynamikens anden lov i formuleringen af \u200b\u200bThomson. Så en sådan cyklisk proces er ikke effektiv. Første fase er altid muligt: \u200b\u200bPå dette stadium leveres varme simpelthen til systemet, og ingen andre forhold er overlejret. Derfor er det kun andet trin umuligt her, når systemet i tilstanden skal vende tilbage til den oprindelige tilstand af adiabatisk. Med andre ord,

staten er adiabatisk uopnåelig fra staten tæt på den.

Princippet om adiabatisk unattainability betyder, at næsten alle reelle fysiske processer forekommer med varmeveksling: adiabatiske processer er en sjælden undtagelse. Ved siden af \u200b\u200bhver ligevægtstilstand er der mange andre, overgangen, som nødvendigvis kræver varmeveksling, og kun i nogle få af dem kan nås adiabatisk.

Baseret på formuleringerne af termodynamikens anden lov er det muligt at opnå resultaterne af Carno for den maksimale mulige effektivitet af termiske maskiner. For en termisk maskine, der udfører en cyklus mellem en fast temperaturvarmer og et køleskab med en temperaturkoefficient, kan ikke overstige værdier

Den største værdi bestemmes af formlen (4), det opnås ved varmemaskinen, der udfører en reversibel cyklus, uanset hvad der bruges som arbejdsvæske. Denne erklæring kaldet Normalt Theorest Carno vil blive vist nedenfor.

Cyklusen er reversibel, hvis den består af reversible processer, dvs. sådan, der kan udføres i en hvilken som helst retning gennem samme kæde af ligevægtstilstande.

Fig. 59. Carno Cycle on -Diagram Ideal Gas

Den eneste reversible cykliske proces, der kan udføres mellem varmeren og køleskabet med faste temperaturer, er den såkaldte Carno-cyklus bestående af to isotermer og to adiabat. Til perfekt gas er en sådan cyklus afbildet i fig. 59. I en sektion 1-2 har gassen en temperatur svarende til varmerens temperatur og er isotermalt ekspanderende, opnåelse af mængden af \u200b\u200bvarme fra varmeren. Samtidig giver gas et positivt arbejde svarende til den opnåede varme. Ved sektionen 2-3 udvider gassen adiabatisk, og samtidig falder temperaturen fra til værdien svarende til køleskabets temperatur, der udføres af gas I dette område er arbejdet lig med tabet af dets indre energi. I det næste afsnit 3-4 er gas isotermisk komprimeret. Samtidig giver han køleskabet mængden af \u200b\u200bvarme svarende til arbejdet, der udføres over det i kompression. I et plot på 4-1, er gassen adiabatisk komprimeret så længe dens

temperaturen vil ikke stige til værdien af \u200b\u200ben stigning i gasens indre energi på samme tid svarende til driften af \u200b\u200bde ydre kræfter udført i kompression af gassen.

Carno-cyklen er den eneste lukkede proces, der kan udføres. Faktisk er adiabatiske processer reversible, hvis de udføres ret langsomt, dvs. quasistatisk. Isotermiske processer er de eneste varmevekslingsprocesser, der kan udføres. For en anden proces ændres temperaturen af \u200b\u200barbejdsvæsken, og ifølge den anden lov af termodynamik, kan varmeveksling med varmeren eller køleskabet ikke være reversibel: Varmeudvekslingen i nærvær af en endelig temperaturforskel er karakteren af tilnærmelse til termisk ligevægt og er ikke en ligevægtsproces.

Selvfølgelig forekommer udvekslingen af \u200b\u200bvarme i mangel af temperaturforskel uendeligt langsomt. Derfor fortsætter den reversible cyklus af Carno den uendeligt lange og kraft af varmemaskinen ved den maksimale mulige effektivitet, der bestemmes af formlen (4), har tendens til nul. Processer i enhver reel maskine indeholder nødvendigvis irreversible links, og derfor er effektiviteten altid mindre end teoretisk grænse (4).

Betingelser for opnåelse af maksimalt arbejde. Omdannelsen af \u200b\u200bden indre energi til mekanisk, som følger af termodynamikens anden lov, kan ikke udføres fuldstændigt. For at blive mekanisk energi er den maksimale mulige del af den indre energi nødvendig for at anvende usædvanligt reversible processer. For at illustrere, overveje følgende eksempel. Lad der være noget krop, der ikke er i en tilstand af termisk ligevægt med miljøet, såsom den perfekte gas i cylinderen med et stempel med en temperatur højere end omgivelsestemperaturen T (figur 60). Hvordan kan du få det største arbejde, forudsat at gassen i sidste tilstand skal optage det samme volumen som i den oprindelige?

Fig. 60. For at få det maksimale arbejde

Hvis gastemperaturen var lig med omgivelsestemperaturen, dvs. gas ville være i termisk ligevægt med miljøet, så ville der ikke være noget arbejde at få noget arbejde. Omdannelsen af \u200b\u200bintern energi til mekanisk kan kun forekomme, hvis den oprindelige tilstand af hele systemet ikke er ligevægt.

Men med en ikke-ligevægtsindledende tilstand er overgangen af \u200b\u200bsystemet til ligevægtstilstand ikke nødvendigvis ledsaget af omdannelsen af \u200b\u200bden indre energi til mekanisk. Hvis du bare bringer gas til

varme kontakt med miljøet, uden at give det til at udvide, så vil gassen afkøle, og der vil ikke blive udført arbejde. Derfor skal du for muligheden for at arbejde, give en gas med mulighed for at udvide, idet man husker på, at den skal komprimere, da gassen i den endelige tilstand skal optage det samme volumen som i den første.

For at opnå den maksimale drift skal overgangen fra den oprindelige tilstand til finalen fremstilles reversibel. Og dette kan kun gøres ved hjælp af adiabatiske og isotermiske processer. Så, gassen skal adiabatisk udvides, indtil dens temperatur bliver lig med omgivelsestemperaturen T og derefter isotermisk presset ved denne temperatur til det oprindelige volumen (figur 61). Gas udført med den adiabatiske udvidelse af 1-2 arbejde, som det fremgår af figuren, mere end det arbejde, der skal udføres over gassen med isotermisk kompression 2-3. Det maksimale arbejde, der kan opnås under gasovergang fra tilstand 1 til tilstand 3, er lig med området af skygget i fig. 61 Curvilinear Triangle 1-2-3.

De studerede mønstre af den reversible varme motor handling giver dig mulighed for at overveje principperne om kølemaskinens funktion og varmepumpen. I kølemaskinen forekommer alle processer i det modsatte (sammenlignet med den termiske motor) retning (fig. 62). På grund af det mekaniske arbejde og fra et reservoir ved en lavere temperatur tages en vis mængde varme på samme tid en tank med en højere temperatur, hvis rolle normalt udfører miljøet, mængden af \u200b\u200bvarme svarende til mængden på grund af reversibiliteten af den pågældende bil er gyldig

som i overensstemmelse med (4) kan betragtes som en effektivitetskoefficient for den tilsvarende varmemaskin.

For en kølemaskine er mængden af \u200b\u200bvarme den største interesse fra det afkølede reservoir. Fra (5) for at have

Grafen af \u200b\u200bmiljøtemperatur (til reversibel proces) er afbildet i fig. 63. Det kan ses, at med den adskilte varme, men ved en lav temperaturforskel, kan forholdet tage store værdier. Med andre ord, effektiviteten af \u200b\u200bkølemaskinen med kære

værdierne kan være meget store, da mængden af \u200b\u200bvarme er taget væk fra de afkølede legemer, kan betydeligt overstige operationen A, som i reelle kølemaskiner udfører en kompressor drevet af en elektrisk motor.

I teknisk termodynamik anvendes den såkaldte kølekoefficient som forholdet mellem mængden af \u200b\u200bvarme, der er taget fra de afkølede legemer, til de ydre kræfters arbejde.

I modsætning til den termiske motor (4) kan kølefaktoren modtage værdier, store enheder.

Fig. 61. Processen med at opnå maksimalt arbejde på diagrammet

Fig. 62. Koncept af kølemaskine

I reelle industrielle og husholdningsinstallationer og mere. Som det fremgår af (7), er kølekoefficienten jo større, desto mindre er de omgivende temperaturer og den afkølede legeme forskellig.

Vi overvejer nu driften af \u200b\u200bvarmepumpen, dvs. kølemaskinen, der opererer for at opvarme den varme tank (opvarmet rum) på grund af varme, taget fra en koldbeholder (miljø). Det skematiske diagram af varmepumpen er identisk med kølemaskinens diagram (se fig. 62). I modsætning til en kølemaskine til en termisk pumpe er praktisk interesse ikke - mængden af \u200b\u200bvarme opnået af det opvarmede legeme: I lignende (6) har vi

I teknisk termodynamik for at karakterisere effektiviteten af \u200b\u200bvarmepumper indføres den såkaldte opvarmningskoefficient for eotop lig med

Ovennævnte formler (7) og (9) gælder for reversible maskiner. For reelle maskiner, hvor processerne er helt eller delvis irreversible, giver disse formler en vurdering af køle- og opvarmningskoefficienter.

Så når du bruger varmepumpen, modtager det opvarmede rum mere varme end med direkte opvarmning. På dette omstændigheder henledte jeg opmærksomheden på W. Thomson, der tilbyder ideen om den såkaldte dynamiske opvarmning, som består i det følgende. Varmen opnået ved brænding af brændstof bruges ikke til direkte opvarmning af rummet, men sendes til termisk motor for at opnå mekanisk arbejde. Med dette arbejde drives varmepumpen, som opvarmer rummet. Med en lille forskel i temperaturen i miljøet og opvarmet rum modtager sidstnævnte varme mærkbart større end det frigives, når brændstofforbrændingen. Dette kan virke paradoksalt.

Faktisk er der ikke noget paradoks i varmepumpen og dynamisk opvarmning, som bliver helt klart, hvis du udnytter begrebet intern energi. Under kvaliteten af \u200b\u200bden indre energi betyder dets evne til at blive til andre typer. I denne forstand er den højeste kvalitet kendetegnet ved energi i mekaniske eller elektromagnetiske former, da den helt kan omdannes til intern ved enhver temperatur. Hvad angår den indre energi, er dens kvalitet den højere, jo højere den kropstemperatur, hvori den opbevares. Hver naturligt kommende irreversibel proces, såsom overgangen af \u200b\u200bvarme til kroppen med en lavere temperatur, fører til afskrivningen af \u200b\u200bden indre energi, et fald i dets kvalitet. I reversible processer forekommer energikvaliteten ikke, da alle energiforanstaltninger kan gå i modsat retning.

I den sædvanlige måde at opvarme, frigives hele varmen, når brændstoffet brænder brændstoffet, når det opvarmes med elektrisk strøm eller opnås fra en varmtank osv., Indtast rummet i form af samme mængde varme, men ved en lavere temperatur, hvilken er en kvalitativ afskrivning af intern energi. Varmepumpen eller det dynamiske varmesystem eliminerer den umiddelbare irreversible varmeveksling mellem legemerne med forskellige temperaturer.

Når varmepumpen eller det dynamiske varmesystem betjenes, øges kvaliteten af \u200b\u200bden indre energi overført til det opvarmede rum fra miljøet. Med en lille temperaturforskel, når kvaliteten af \u200b\u200bdenne energi ikke signifikant øges, bliver mængden større end og den høje effektivitet af varmepumpen og dynamisk opvarmning som helhed forklares.

Giv eksempler på fænomener, der opfylder loven om energibesparelse, men alligevel aldrig observeret i naturen.

Hvad synes de uligheder af forskellige typer energi? Illustrere denne ulighed på eksemplerne.

Hvad er en reversibel termisk proces? Giv eksempler på reversible og irreversible processer.

Hvilke krav skal det fysiske system tilfredsstilles, så de mekaniske processer i den fortsætter til reversibelt? Forklar hvorfor friktion og dissipation af mekanisk energi gør alle processer irreversible.

Giv forskellige formuleringer af termodynamikens anden lov. Bevis ækvivalensen af \u200b\u200bClausius og Thomson's ordlyd.

Hvad betyder princippet om Karateodori i forhold til den ideelle gas? Forklar svaret ved hjælp af -Diagram for billedet af dets status.

Viser, at den fysiske betydning af termodynamikens anden lov er at etablere en uadskillelig forbindelse mellem irreversibiliteten af \u200b\u200breelle processer i naturen og varmeveksling.

Ordbetingelser, hvor effektiviteten af \u200b\u200bden termiske motor, der opererer på den reversible cyklus, ville være tæt på en.

Viser, at Carno-cyklusen er den eneste reversible cykliske proces til den motor, der bruger to termisk tank med faste temperaturer.

Når du diskuterer betingelserne for at opnå maksimalt arbejde, tages det ikke hensyn til atmosfærisk tryk på stempelet. Hvordan registreres dette pres vil påvirke ovennævnte ræsonnement og som følge af?

Gassen i cylinderen, lukket af stempelet, har samme temperatur som den omgivende luft, men højere (eller lavere) tryk end trykket i atmosfæren. Hvilke processer skal udføres med gas for at få det maksimale nyttige arbejde på grund af systemet ikke-ligevægt? Billede disse processer på Edigram, tæller gassen i cylinderen perfekt.

Gas i cylinderen, lukket stempel, har det samme tryk som omgivende luft, men en højere (eller lavere) temperatur. Hvilke processer skal udføres med gas for at få det maksimale nyttige arbejde på grund af systemet ikke-ligevægt? Billede dem til -Diagram.

Overvej to forskellige ordninger af dynamisk opvarmning, hvor varmemaskinen giver varme eller et miljø eller en opvarmet rum. Vis, at i det tilfælde, hvor alle processer er reversible, har begge ordninger samme effektivitet. Hvilken ordning vil være mere effektiv i det rigtige system, når processer ikke kan betragtes som fuldstændig reversibel?

Der er flere formuleringer af anden lov af termodynamik, hvis forfattere er den tyske fysiker, en mekaniker og matematiker Rudolf Clausius og den britiske fysiker og mekanikeren William Thomson, Lord Kelvin. Eksternt adskiller de, men deres essens er det samme.

Standula Clausius.

Rudolf Julius Emmanuel Clausius

Den anden lov af termodynamik, som den første, ledes også af en erfaren måde. Forfatteren af \u200b\u200bden første formulering af termodynamikens anden lov er den tyske fysiker, en mekaniker og matematiker Rudolf Clausius.

« Varm selv kan ikke bevæge sig fra en koldkrop til kroppens krop " Denne erklæring om, at Clazius kaldte " termisk Axiom."Blev formuleret i 1850 i arbejdet" på varmekraften af \u200b\u200bvarme og om de love, der kan opnås herfra for varmenes teori. ""Flere sig selv overføres kun fra kroppen med en højere temperatur til kroppen med en mindre temperatur. I modsat retning er spontan varmeoverførsel umulig. " Dette er meningen postula Clausius. bestemmelse af essensen af \u200b\u200btermodynamikens anden lov.

Reversible og irreversible processer

Den første lov om termodynamik viser en kvantitativ forbindelse mellem den varme, der opnås ved systemet, ændringen i dens indre energi og det arbejde, der er produceret af systemet over de eksterne organer. Men han overvejer ikke retningen af \u200b\u200bvarmeoverførsel. Og det kan antages, at varmen kan overføres fra både de varme legemer til kulden og omvendt. I mellemtiden er det i virkeligheden ikke. Hvis to legemer er i kontakt, overføres der altid varme fra en opvarmet krop til mindre opvarmet. Og denne proces skyldes sig selv. På samme tid, i de eksterne organer, der omkring de kontaktorganer, opstår der ingen ændringer. En sådan proces, der opstår uden at udføre arbejdet udefra (uden interferens af eksterne kræfter) kaldes spontan . Han kan være reversible. og irreversible..

Spontant afkølet, overfører den varme krop sin varme omgiver det med koldere kroppe. Og aldrig for sig selv, vil den kolde krop ikke være varmt. Det termodynamiske system i dette tilfælde kan ikke vende tilbage til den oprindelige tilstand. En sådan proces kaldes irreversible. . Irreversible processer fortsætter kun i en retning. Næsten alle spontane processer i naturen er irreversible som irreversibelt tid.

Reversible. en termodynamisk proces kaldes, hvor systemet bevæger sig fra en stat til en anden, men kan vende tilbage til den oprindelige tilstand, der passerer i omvendt rækkefølge gennem mellemliggende ligevægtstilstande. I dette tilfælde genoprettes alle systemparametre til den oprindelige tilstand. Reversible processer giver det største arbejde. Men i virkeligheden kan de ikke implementeres, de kan kun nærmer sig, da de fortsætter langsomt langsomt. I praksis består denne proces af kontinuerlige successive ligevægtstilstande og kaldes quasistatic.. Alle quasistatiske processer er reversible.

Tomson's Postulate (Kelvin)

Willm Thomson, Lord Kelvin

Den vigtigste opgave med termodynamikken er at opnå den højeste mængde arbejde ved varme. Arbejdet bliver let til varme helt uden nogen kompensation, for eksempel ved friktion. Men den omvendte proces med at dreje varmen i drift er ikke helt og umulig uden at opnå yderligere energi udefra.

Det må siges, at overførslen af \u200b\u200bvarme fra en koldere krop til et spring er muligt. En sådan proces opstår for eksempel i vores hjemmekøleskab. Men det kan ikke være spontan. For at det kan strømme, tilstedeværelsen af \u200b\u200ben kompressor, som vil destillere en sådan luft. Det vil sige for omvendt proces (køling) kræver en energiforsyning udefra. " Ude af stand til at overgå varme fra kroppen med en lavere temperatur uden kompensation ».

I 1851 gav en anden formulering af den anden lov en britisk fysiker og mekanikeren William Thomson, Lord Kelvin. Tomsons postulat (Kelvin) siger: "Der er ingen cirkulær proces, hvis eneste resultat ville være produktion af arbejde på grund af køling af varmeservoiret" . Det vil sige, at det er umuligt at skabe en cyklisk driftsmotor, som et resultat af hvilket der ville være et positivt arbejde på grund af dets interaktion med kun en varmekilde. Når alt kommer til alt, hvis det var muligt, kunne en termisk motor arbejde med f.eks. Verdens Energi og fuldstændigt at vende det til mekanisk arbejde. Som følge heraf vil køling af havet ske på grund af reduktionen af \u200b\u200benergi. Men så snart temperaturen ville være under omgivelsestemperaturen, skal processen med spontan varmeoverførsel fra en koldere krop til mere varmt forekomme. Og en sådan proces er umulig. Derfor er der for drift af varmemotoren mindst to varmekilder, der har forskellige temperaturer.

Evig motor af den anden slags

I termiske motorer bliver varmen kun til nyttig arbejde, når de flyttes fra det opvarmede legeme til kulden. For at en sådan motor skal fungere, skaber den temperaturforskellen mellem varmeoverførslen (varmeapparatet) og varmeovergangen (køleskab). Varmeapparatet transmitterer varme til arbejdstageren (for eksempel gas). Arbejdsvæsken udvider og gør et job. Samtidig bliver ikke alt varmen til drift. En del af det overføres til køleskabet, og del for eksempel går simpelthen ind i atmosfæren. Derefter skal du for at returnere arbejdsfluidparametrene til de indledende værdier og starte cyklen, først, at arbejdsfluidet er påkrævet for at opvarme, det vil sige fra køleskabet, det er nødvendigt at tage varme og overføre det til varmeapparatet. Det betyder, at du skal overføre varme fra den kolde krop til en mere varm. Og hvis denne proces kunne udføres uden levering af energi udefra, ville vi få den anden slags den evige motor. Men da ifølge termodynamikens anden lov er det umuligt at gøre dette, det er umuligt og den anden arts evige motor, hvilket helt vil gøre varmen helt til at arbejde helt.

Ækvivalent ordlyd af termodynamikens anden lov:

1. Processen er umulig, hvis eneste resultat er transformationen af \u200b\u200bhele mængden af \u200b\u200bvarme opnået af systemet.
2. Det er umuligt at skabe en evig motor af den anden slags.

Princippet om Carno

Nicolas Leonar Sadi Carlo

Men hvis det er umuligt at skabe en evig motor, kan du organisere en varmemotorcyklus på en sådan måde, at effektiviteten (effektivitet) var maksimalt.

I 1824 formulerede lange før Clausius og Thomson deres postulater, hvilket gav definitionerne af anden lov af termodynamik, fransk fysiker og matematiker Nicolas Leonar Sadi Karno offentliggjort sit arbejde "Refleksioner om brandkraften af \u200b\u200bild og maskinerne, der er i stand til at udvikle denne kraft." I termodynamikken anses det for grundlæggende. Forskeren lavede en analyse af de dampmaskiner, der eksisterede på det tidspunkt, hvis effektivitet kun var 2% og beskrev arbejdet i den perfekte varmemaskin.

I vandmotoren gør vandet et job, falder ned med en højde af ned. I analogi foreslog Karo, at varmen kan fungere, flytte fra en varm krop til en koldere. Det betyder, at for atvarmemaskinen fungerede, den skulle have 2 varmekilder, der har forskellige temperaturer. Denne erklæring hedder princippet om carno . Og varmemaskinens cyklus, der blev skabt af forskeren, blev kaldt croan Cycle. .

Carno kom op med den perfekte varmemaskin, der kunne udføre maksimalt muligt arbejde På grund af den varme, der leveres til den.

Varmemaskinen beskrevet af Carno består af en varmelegeme med en temperatur T n. , Arbejds- og køleskab med temperatur T. H. .

Carno-cyklen er en cirkulær reversibel proces og omfatter 4 trin - 2 isotermisk og 2 adiabatisk.

Den første fase a → b isotermisk. Det passerer ved den samme temperatur af varmeren og arbejdsvæsken. T n. . Under kontakt, mængden af \u200b\u200bvarme Q. H. Den overføres fra varmeren til arbejdsfluorescensen (gas i cylinderen). Gas er irremalt udvider og udfører mekanisk arbejde.

For at processen skal være cyklisk (kontinuerlig), skal gas returneres til de oprindelige parametre.

I anden fase af cyklen B → i arbejdsorganet og varmelegemet adskilles. Gas fortsætter med at udvide adiabatisk, uden at udveksle varme med miljøet. I dette tilfælde reduceres temperaturen til køleskabets temperatur. T. H. Og han fortsætter med at arbejde.

I det tredje trin i → g, arbejdsvæske, har en temperatur T. H. er i kontakt med køleskabet. Under virkningen af \u200b\u200bekstern styrke er det isotermisk komprimeret og giver størrelsen af \u200b\u200bstørrelsen Q H. Køleskab. Arbejdet udføres over det.

I fjerde fase af R → og arbejdsgruppen er afbrudt med køleskabet. Under handling af ekstern styrke er den adiabatisk komprimeret. Arbejdet udføres over det. Dens temperatur bliver lig med varmeapparatets temperatur T n. .

Arbejdsorganet vender tilbage til den oprindelige tilstand. Den cirkulære proces ender. Den nye cyklus begynder.

Effektiviteten af \u200b\u200bkroppens maskine, der opererer på Carno-cyklusen, er:

Effektiviteten af \u200b\u200ben sådan maskine afhænger ikke af dens enhed. Det afhænger kun af forskellen i varmeapparatets temperaturer og køleskabet. Og hvis køleskabets temperatur er lig med det absolutte nul, vil effektiviteten være 100%. Indtil videre kunne ingen komme op med noget bedre.

Desværre er det i praksis umuligt at opbygge en sådan bil. Reelle reversible termodynamiske processer kan kun nærme sig ideel med en grad af nøjagtighed. Derudover vil termiske tab altid være i den rigtige varmemaskine. Derfor vil dens effektivitet være lavere end effektiviteten af \u200b\u200bden ideelle termiske motor, der opererer på Carno-cyklusen.

Baseret på Carno-cyklen er der bygget forskellige tekniske enheder.

Hvis Carno-cyklen er tværtimod, vil kølemaskinen være. Arbejdsorganet vil trods alt først tage varmen fra køleskabet, så drej til en varm varme, der bruges til at skabe en cyklus, og derefter give den varmevarmer. Et sådant princip arbejder køleskabe.

Bagcyklusen af \u200b\u200bCarno ligger også i hjertet af varmepumper. Sådanne pumper overfører energi fra lavtemperaturkilder til forbrugeren med en højere temperatur. Men i modsætning til køleskabet, hvor den valgte varme udstødes til miljøet, overføres der i varmepumpen til forbrugeren.

Grundlaget for termodynamikken udgør naturens grundlæggende love, formuleret på grundlag af generalisering af resultaterne af mange erfarne forskning og opdagelser. Fra disse love vedtaget for aksiomer; Den logiske måde modtog alle de vigtigste konsekvenser i forbindelse med forskellige termodynamiske systemer, der betegnes som en L og M og eller termodynamikken.

1.2.1. Den første lov om termodynamik

Absolut i dens essens, en af \u200b\u200bde mest almindelige love af naturen - loven om bevarelse og vende energi. Ifølge denne lov forbliver energien i et lukket system i eventuelle processer, der forekommer i systemet, uændret. Samtidig kan energien kun vende fra en form til en anden.

Først Termodynamikens lov er et særligt tilfælde af denne universelle lovgivning og repræsenterer dens anvendelse på processer i termodynamiske systemer. Det fastlægger muligheden for at omdanne forskellige former for energi til hinanden og bestemmer, hvor kvantitative relationer disse gensidige transformationer udføres.

Ændringen i energien i et vilkårligt uisoleret system kan kun ske på grund af to former for energiudveksling - varme og arbejde:

∆E. = Q. – L. , (1.12)

hvor δ. E. - Ændring i systemets energi

Q. - varme leveret til systemet

L. - Arbejde udført over systemet.

Ifølge ligning (1.12) er ændringen i det termodynamiske systems energi mulig på grund af den belagte varme og det arbejde, der udføres på systemet.

Ligning (1.12) er et generelt analytisk udtryk for den første lov af termodynamik. Udtrykke det gennem systemstatusparametrene. ENERGY ÆNDRING Δ. E. vi får fra udtrykket (1.7):

∆E. = ∆ JEG. + m. ( ).

For et termodynamisk system, hvor forskellen i kinetisk energi kan forsømmes, vil ændringen i systemets energi være lig med ændringen i enthalpy, dvs. Δ. E. = ∆ JEG.. Så tager vi hensyn til udtryk (1.11) og (1.12), en ligning af den første lov om termodynamik i form af:

Q. = ∆JEG. + L. de der (1.13)

Den varme, der leveres til systemet, er at ændre enthalpy i systemet og udføre et system med teknisk arbejde.

Udskift i ligning (1.13) Ændring af enthalpy Δ JEG. Ændring i intern energi d U. Og ved hjælp af udtrykket (1. 6) får vi:

Q. = ∆ U. + L udslæt. (1.14)

Ligninger (1.13) og (1.14) er en integreret form for registrering af termodynamikens første lov.

Fra udtrykket (1.13) følger det, at det tekniske arbejde kan udføres af det termodynamiske system ved at reducere enthalpy og den opvarmede varme. Hvis processen er cirkulær, så δ JEG. \u003d 0, i permanente maskiner (i dem, ændres processerne i tilstanden af \u200b\u200bcirkulær) for at opnå teknisk arbejde med en forudsætning for at opsummere varme.

Lignende argumenter kan udføres ved ligning (1.14).

Det termodynamiske system kan kun udføre ekspansionsarbejdet ved at reducere dets indre energi eller på grund af den opvarmede varme. Hvis systemets indre energi ikke ændres som følge af processen (for eksempel ændres temperaturen ikke i systemet), så går alt varmen opnået af miljøet fra miljøet til arbejde:

Q. = L. udslæt.

Dette udtryk tillader følgende formuleringer af den første lov af termodynamik.

Med den uændrede indre energi i varmesystemet og arbejdet er ækvivalent.

Den perpetuelle motor af den første slags er umulig.

Det blev antaget, at den evige motor af den første slags kun skulle arbejde på miljøet og ikke modtage noget fra det.

Opdaterede massesystemer er blevet overvejet. Til analyse er det mere hensigtsmæssigt at bruge de værdier, der er vist i stoffets masse af stoffet. Vi skriver ligninger (1.13) og (1.14) for 1 kg masse:

q. = ∆ jEG. + l. de der ; (1.15)

q. = ∆ u. + l. løb (1.16)

Brug af udtryk (1.9) og (1.11), skriv de opnåede ligninger i differentialformularen:

dQ. = dI. - vDP. (1.17)

dQ.= dU. + pDV. (1.18)

Ligninger (1.17) og (1.18) er en slags matematisk registrering af den første lov af termodynamik i differentialform.

Værdien af \u200b\u200bden første lov:

for det første udgør det princippet om enheden af \u200b\u200btermiske kraftværker og systemer;

for det andet forklarer han den fysiske essens af de processer, der forekommer i termiske maskiner;

for det tredje bruges det i beregningerne af termodynamiske processer og giver dig mulighed for at estimere energibalancen af \u200b\u200btermiske maskiner.

1.2.2. Anden lov af termodynamik

Den første lov af termodynamik, der er et bestemt tilfælde af loven om bevarelse og omdannelse af energi, anser kun sin kvantitative side, der består i, at med en kendt ændring i systemets energi, forholdet mellem varme og arbejde er strengt helt sikkert. Denne lov fastlægger ikke retninger og fuldstændigheden af \u200b\u200btransmission af energi mellem organer, bestemmer ikke betingelserne for, at varmeforanstaltningen er mulig på at arbejde, skelner ikke mellem deres direkte og invers transformationer. Hvis vi kun går fra termodynamikens første lov, er det med det samme, at enhver tænkelig proces, der ikke modsiger loven om bevarelse af energi, er fundamentalt muligt og kan forekomme i naturen. Svaret på de udstedte spørgsmål giver sekund Termodynamiksloven, som repræsenterer et sæt bestemmelser, der opsummerer de erfarne data om den kvalitative side af bevarelsesloven og omdanne energien.

Mangfoldigheden af \u200b\u200bde særegenheder af den gensidige transformation af varme og arbejde samt forskellige aspekter, hvor disse transformationer overvejes, forklarer tilstedeværelsen af \u200b\u200bflere, faktisk ækvivalente formuleringer af termodynamikens anden lov.

De vigtigste bestemmelser i denne lov blev udtrykt af den franske ingeniør S. Karno (1824). Carno kom til den konklusion, at to varmekilder med forskellige temperaturer er nødvendige for at omdanne varme til drift. Selve navnet på "anden lov af termodynamik" og historisk set tilhører den første ordlyd (1850) den tyske fysik R. Clausius:

"Varmen kan kun bevæge sig af sig selv fra de varme kroppe til kulden; For omvendt overgang skal du bruge arbejdet ",

Fra denne påstand følger det, at for overgangen af \u200b\u200bvarme fra kroppen med en mindre temperatur til kroppen med en større temperatur er det nødvendigt at levere en energi fra en ekstern kilde i en hvilken som helst form, for eksempel i form af arbejde. I modsætning til dette fortsætter varmen fra kroppen med en større temperatur spontant uden omkostningerne ved nogen form for energi til organer med en mindre temperatur. Dette betyder især, at varmeveksling med den endelige temperaturforskel er en strengt ensidig, irreversibel proces, og den er rettet mod kroppen med en mindre temperatur.

Den anden lov af termodynamikken ligger til grund for teorien om termiske motorer. Termisk motor er en kontinuerligt aktiv indretning, hvis resultat er transformationen af \u200b\u200bvarme i drift. Så for at skabe en termisk motor, der løbende producerer arbejde, er det først og fremmest nødvendigt at have en krop, der er energileverandøren i form af varme. Lad os ringe til ham og med t om h og k om m t e p l o t s .

Nødvendigvis tilstedeværelsen af \u200b\u200ben anden krop, der opfatter fra den første

e.
nær form af varme, men giver det i form af arbejde. Dette er den såkaldte r og b om che e e t e l om. Dens rolle udfører ethvert elastisk medium (gas, damp). Varmeforsyningen og transformationen af \u200b\u200bden til arbejde ledsages af en ændring i arbejdsvæskens tilstand. I fig. 1.6 Lad os vise denne ændring i den betingelsesmæssigt kurve for processen 1-A-2. Her ændres statusparametrene og frem for alt mængden af \u200b\u200barbejdsvæsken, hvilket fører til udvidelsens ydeevne. For kontinuerlig drift er arbejdsorganet forpligtet til at vende tilbage til den oprindelige tilstand i henhold til 2-B-1-processen. På denne måde

Fig. 1.6 For kontinuerlig omdannelse af varme i drift er det nødvendigt konstant at udføre dette lukket for r på c e med s eller c og til l.

En cirkulær proces eller en cyklus kaldes en kombination af termodynamiske processer, som følge af implementeringen af \u200b\u200bhvilken arbejdsorganet vender tilbage til sin oprindelige tilstand.

For at lukke cyklen skal du bruge en vis energi, i dette tilfælde i form af kompression. Dette kompressionsarbejde skal kompenseres ved fjernelse fra arbejdsvæsken svarende til det med mængden af \u200b\u200bvarme. Derfor er det nødvendigt et tredje organ, der opfatter denne kompensation. Lad os kalde det t e p l o n e m og k ca. m. Så varmemodtageren opfattede en vis varme, dens temperatur skal være lavere end varmekildens temperatur.

Som et resultat af 1-A-2-B-1-cyklen lavet på denne måde, vist i fig. 1.6, kun en del af varmen Q. 1, opnået af arbejdsorganet fra varmekilden, omdannes til arbejde, den anden del af denne varme Q. 2 gives nødvendigvis til varmebehandlingen.

Start af formularen

I den betragtede ordning med en kontinuerligt aktiv termisk motor er det samme arbejdsorgan konstant involveret i den cirkulære proces. I de virkelige motorernes cykler opdateres arbejdsstoffet periodisk, dvs. Erstatter et lige antal "friske" stoffer. Fra et termodynamisk synspunkt kan udskiftningen af \u200b\u200barbejdsstoffet betragtes som en genmontering af arbejdsvæsken i sin oprindelige tilstand.

Slutningen af \u200b\u200bformularen

For kontinuerlig omdannelse af varme i drift har vi således brug for: varmekilde; Arbejdskrop og varmeovergang med en lavere temperatur end varmekilde. Fjernelsen af \u200b\u200ben del af varmen ind i varmemodtageren er en forudsætning for funktionen af \u200b\u200btermiske motorer. Denne betingelse er angivet i følgende formuleringer af anden lov af termodynamik:

"Det er umuligt at opbygge en periodisk betjeningsmaskine, der ikke producerer noget andet, bortset fra arbejdet og afkøling af varmekilden" (V. Thomson).

"Alle naturlige processer er en overgang fra mindre tilbøjelige til mere sandsynlige stater" (L. Boltzman).

"Implementeringen af \u200b\u200bden evige motor af den anden slags er umulig"

(V. Oswald).

Ved den "evige" motor af den anden art er beregnet til en sådan termisk motor, der kunne foretage kontinuerlig drift, som har en kilde til varme. Fra termodynamikens anden lov følger det, at uanset størrelsen af \u200b\u200bden termiske energi hverken er systemet, der besidder, med ligestilling af temperaturen af \u200b\u200bsystemets organer, kan denne energi ikke omdannes til drift. Af denne grund viste forsøg på tusindvis af opfindere af de "evige" motorer sig for at være frugtløse for at udføre ekspansionsarbejde.

Fordelingen af \u200b\u200bden energi, der opnås fra varmekilden i termiske motorer, er skematisk vist i fig. 1.7. Nyttigt arbejde udført med 1 kg arbejdsmasse pr. Cyklus, svarende til forskellen i ekspansionsarbejde l. Rasha og kompression l. Szh, dvs.

l. c. = l. udslæt - l. szh. (1.19)

Kvantitativ forbindelse mellem varme og arbejde for 1 kg arbejdsvæske i ekspansionsprocesserne 1-A-2 og kompression 2-B-1

(Se fig. 1.6) på grundlag af den første lov af termodynamik ved at installere ligninger:

q. 1 = ∆ u. 1- eN. 2 + l. udslæt og q. 2 = ∆ u. 2-B-1 + l. c. j. ,

hvor Q1 er mængden af \u200b\u200bvarme tilført til 1 kg af arbejdsvæsken fra varmekilden;

q 2 - Mængden af \u200b\u200bvarme, der er tildelt fra

1 kg arbejdsvæske til varmebehandling;

ΔU 1- A -2 og ΔU 2-B-1 - Ændring i

det energier er 1 kg arbejdsvæske i processoren. 1.7.

1-A-2 og 2-B-1.

Afsondret den anden ligning fra den første og få:

q. 1 – q. 2 = ∆ u. 1-A-2-B-1 + (l. udslæt – l. szh. ).

Da arbejdsvæsken vender tilbage til sin oprindelige tilstand, vil ændringen i den indre energi pr. Cyklus være nul, dvs. ΔU 1-A-2-B-1 \u003d 0. Som et resultat, under hensyntagen til udtrykket (1.19), opnår vi:

l. C. = q. 1 – q. 2 (1.20)

Fra (1.20) følger det, at først og fremmest udføres driften af \u200b\u200bcyklussen kun ved varme, og for det andet er driften af \u200b\u200bcyklussen lig med varmen, underordnet fra varmekilden, minus varmen frigives til varmen behandling.

Andelen af \u200b\u200bnyttig varme anvendt anslås af t e r m og c e c k og M.

Effektiviteten af \u200b\u200bcyklussen, som betegnes η t.

Under termisk effektivitet, forholdet mellem varme, konverteres

badeværelse i den nyttige drift af cyklen, til al den opvarmede varme:

η t. =
eller η t. = 1 - . (1.21)

Fra disse udtryk følger det, at jo mindre varmen overføres til varmebehandlingen, desto større er værdien η t. Det betyder, at der er en mere fuldstændig omdannelse af varme i drift.

På grund af behovet for at overføre en del af energien i form af varme til en varmebehandling med termisk effektivitet af en hvilken som helst cyklus kan ikke være lig med en.

Således etablerer termodynamikens anden lov fuldstændigheden af \u200b\u200bomdannelsen af \u200b\u200bvarme i drift.

Derudover indikerer det en kvalitativ forskel mellem varme og arbejde. Hvis arbejdet kan blive fuldstændig omdannet til varme, vil varmen aldrig blive helt omdannet til arbejde.

En unik videnskabelig præstation var udtryk for denne kvalitative forskel i den kvantitative værdi - e n t r o p og e .

1.2.3. Entropi. Matematisk udtryk for den anden lov

termodynamik.

“Entropy."Oversat fra græsk betyder" tur "eller" transformation ". I starten blev begrebet entropi indført i videnskab formelt. R. Clausius (1854) viste, at der er en vis funktion for det termodynamiske system S. hvis stigning bestemmes af udtrykket

(1.22)

Han kaldte denne funktion entropi. Senere, når man overvejer et stort antal opgaver, blev det fysiske indhold af entropi åbenbaret.

Da entropi ikke er acceptabel for en simpel intuitiv repræsentation, vil vi forsøge at præcisere sin betydning ved at sammenligne med tilsvarende mængder mere tilgængelige for vores forståelse. Vi skriver ekspansionen af \u200b\u200budvidelsen i differentialform:

dl. udslæt = p. dV..

Her tryk p. er værdien. nødvendig men ikke tilstrækkeligtat arbejde. Ændring af lydstyrken vil føre til udvidelse. Volumenet i den givne ligning udfører ejendommen tilstrækkeligparameter. Det er således muligt at bedømme, at arbejdet med ekspansion eller kompression kun er muligt kun ved ændringer i volumen.

Skriv nu udtrykket (1.22) i formularen:

dQ. = T. dS..

Her er temperaturen størrelsen nødvendigmen stadig ne. tilstrækkeligfor at tale om, hvorvidt varme leveres til systemet, eller det er tildelt det. Således udveksler systemet i den adiabatiske proces ikke varme med miljøet, og temperaturen varierer væsentligt. En parameter forbliver, der skal have en ejendom tilstrækkelighedOg denne parameter er entropi. Kun på ændring i entropi kan bedømmes på varmevekslingssystemet med miljøet. Herfra

Entropy er en kalorist parameter af tilstanden af \u200b\u200btermodynamik

system, der karakteriserer processtrømmen

varmeveksling mellem systemet og det eksterne miljø.

Det kan siges, at entropi er den eneste fysiske værdi, hvilken ændring i processen i processen unikt angiver tilstedeværelsen af \u200b\u200benergiudveksling i form af varme.

Udtrykket (1.22) etablerer både højkvalitets og kvantitativ kommunikation mellem varme og entropi: Hvis entropiet af kroppen eller systemet ændres, ændres energien i form af varme i samme sag; Hvis entropi er uændret, fortsætter processen uden energiudveksling i form af varme. Ligestilling (1.22) er et analytisk udtryk for anden lov af termodynamik til en elementær ligevægtsproces.

Udtrykket (1.22) gør det muligt at etablere en entropienhed, der er lig med J / K.

Den absolutte værdi af entropi bestemmes op til en bestemt konstant S. 0 . Numerisk værdi af konstant S. 0 Baseret på den første og anden lovgivning i termodynamikken, kan den ikke bestemmes. Dette pålægger imidlertid ikke begrænsninger for brugen af \u200b\u200bentropi i beregningerne. I praksis er interessen som regel ikke den absolutte værdi af entropi, men dens ændring, for hvilken den numeriske værdi af konstant S. 0 Særlige rolle spiller ikke. Derfor er det ofte muligt at give en vilkårlig værdi for den betingede vedtagne, såkaldte med statens tilstand. Hvis dette er en standard tilstand, at overveje den oprindelige og attributter til det værdien af \u200b\u200bentropi S. 0 , så at beregne entropi i en stat men Der vil være et udtryk:

Værdien af \u200b\u200bentropi betegnes af s. = S. / m. c-enhed målinger af j / (kg × k).

Ekspression (1.22), registreret gennem de givne værdier, vil se på:

. (1.23)

Entropy, der er en kaloriseret parameter, har en række egenskaber.

1. Entropi er en entydig systemstatusfunktion.

2. Entropi, som intern energi, er en additiv værdi.

.

3. For reversible og irreversible processer i termodynamisk sis

temaændring i Entropi bestemmes af ligningen:

, (1.24)

hvor ligestillingsskiltet vedrører reversible processer, et tegn på isolatet - til irreversibelt.

Fra udtryk (1.24) følger det, at entrypen af \u200b\u200bet isoleret system kan forblive uændret eller stigende, men ikke at falde.

1.2.4. Ecergia.

Indførelsen af \u200b\u200bkonceptet 'Entropy' giver dig mulighed for at kvantificere den kvalitative forskel mellem varmen og arbejdet. For et system, der vejer 1 kg, opnår vi ligninger, der kombinerer de analytiske udtryk for den første og anden lov om termodynamik. Så fra udtryk (1.23) og (1.19) følger:

dS. =
. (1.25)

Af ligene (1.23) og (1.18) får vi:

dS. =
. (1.26)

Equations in Form (1,25) og (1.26) henviser til t e r m o d og n og m og i- m og t o g d e s t og m og. Med deres hjælp etablerer termodynamikken en række funktioner i systemer, forbindelserne mellem fysiske mængder i processerne er fuldt afsløret.

Brug af ligning (1.25), indstil den højest mulige mængde teknisk arbejde, som dette termodynamiske system kan udføre i en given indledende tilstand, hvis alle processer udført af systemet er reversible og udføres til den endelige statslig ligevægt med miljøet.

I termodynamikken hedder det maksimale mulige tekniske arbejde i systemet e k s e r og e .

Betegner øvelsessystemet igennem E. x. . For enheden af \u200b\u200bExargia i Si vedtog JOULE. Dens værdi. (e. x. \u003d E. x. / m.) Den har en måleenhed på J / kg.

I et lukket termodynamisk system, når du konverterer varme til arbejde på en Carno-cyklus, kan du tage e. x. = l. c. . Derefter, når den græder varme fra en kilde med en temperatur T. 1 til miljøet med en temperatur T. 0 har ret til at skrive ned e. x. = q.· T \u003d. q. (1 - ). Vi definerer betingelserne for, at disse transformationer vil give det højest mulige arbejde i andre cyklusser.

Lad den oprindelige tilstand af systemet præget af et punkt men, Fig.1.8. I forbindelse med miljøet er betingelsen fra afpresningen forpligtet til en ligevægt, angivet punkt om.Behandle a-O. Ikke andet end overgangen af \u200b\u200bsystemet fra den oprindelige til ligevægtstilstand. Vi vil huske på, at omgivelsestemperaturen er på trods af dens interaktion med systemet, forbliver konstant og lig med 0. Ved anvendelse af ligningen af \u200b\u200bden første lov af termodynamik af formularen (1,15) og fig. 1.8.

og erstatte det tekniske arbejde i Exargia, får vi:

e. x. = q. eN. - o. +(jEG. 0 – jEG. men ). (1.27)

Ændringen i enthalpy afhænger ikke af arten af \u200b\u200bprocessen. Derfor, hvis systemets indledende og endelige status er kendt, kan du altid bestemme forskellen mellem enthalpy. Mængden af \u200b\u200bvarme er en funktionsproces a-O. . Til bestemmelse af q. eN. - o. Vi bruger anden lov af termodynamik. Det er klart, at mængden af \u200b\u200bvarme opnået af miljøet opnået q. jf. svarende til mængden af \u200b\u200bvarme, der overføres af mediumsystemet, q. a-O. .

q. jf. = - q. eN. - o. (1.28)

Mængden af \u200b\u200bvarme q. eN. - o. i forhold til området under kurven for processen (fig.1.8, pl. s. o. - o.- eN.- s. eN.). Miljøet opfatter varme i en isotermisk proces, når T. = T. o. . Den oprindelige tilstand af denne proces er præget af et punkt om, og endelig (punkt om ′ ) Skal være sådan en pl. s. o. - o.- o. " - s. o. / Ifølge (1,28) var det lig med PL. s. o. - o.- eN.- s. eN. .

Siden ifølge anden lov af termodynamik

dQ. jf. = T. o. dS. jf. ,

så efter integrationen af \u200b\u200bdette udtryk fra staten om til staten men vil have:

q. cp. \u003d T. 0 (S. 0" dets. eN. ) \u003d T. 0 (S. eN. Dets. 0 ) + T. 0 (S. 0 ′ - S. eN. ). (1.29)

I betragtning af (1.28) registreres udtrykket (1.27):

e. x. = (jEG. eN. – jEG. o. ) – T. o. (s. eN. – s. o. ) – T. o. (s. o. / - s. eN.). (1.30)

Fra ligning (1.30) følger en række vigtige konklusioner:

1. I systemet med reversible processer er motion større end i samme system med irreversible processer, fordi T. 0 (s. 0/ - s. eN. ) ≥ 0.

2. Jo større indledende entropi af systemet s. eN. , desto mindre kan arbejdet gøres med den konstante forskel i enthalpy (jEG. eN. – jEG. 0 ). Derfor karakteriserer entropi systemets energi.

- det virker de betingelser, der er nødvendige for gensidig transformation af sådanne former for energiudveksling som varme og arbejde

- etablerer fuldstændigheden af \u200b\u200bomdannelsen af \u200b\u200bvarme i drift.

1.2.5 Begrebet af termodynamikens tredje lov

Ved undersøgelse af egenskaberne af forskellige stoffer under betingelser med lave temperaturer tæt på absolut nul (T. \u003d 0), detekteres et vigtigt mønster i adfærd af rigtige organer: I regionen Absolut nul er kroppens entropi i en ligevægtsstat ikke afhængig af temperatur, volumen og andre parametre, der karakteriserer kroppens tilstand.

Dette resultat, som er en generalisering af en række erfarne data og ikke vækker ud direkte fra termodynamikens første eller anden lovgivning, er indholdet termisk sætning af nernst.

Fra sætningen følger det, at der i en hvilken som helst tilstand - flydende eller faststof i form af et rent stof eller kemisk forbindelse var et stof, dets entropi ved T → 0 har samme værdi. Konstoniteten af \u200b\u200bentropi på T → 0 betyder, at i regionen Absolute Zero DQ altid er nul. Derfor er det umuligt at opnå et absolut nul ved fjernelse af varme fra kroppen, da ved t → 0 hver af kroppen ved enhver proces med ændring af statsændring bevarer den konstante værdi af entropi, dvs. Det ophører med at give miljøets varme.

V. Nernst, ved hjælp af en Quantum Theory M. Planck, konkluderede, at lim Δs t → 0 \u003d 0. (1.31)

Dermed formuleringen af \u200b\u200btermodynamikens tredje lov.

Ved den absolutte nultemperatur, entropi af alle stoffer i ligevægtsstaten, uanset tryk, tæthed og faser, appellerer til nul.

Analytisk udtryk for termodynamikens tredje lov er ligestilling (1.31).

Irreversible. hedder fysisk processom kan spontant kun lække i en bestemt retning.

I modsat retning kan sådanne processer kun fortsætte som en af \u200b\u200bforbindelserne i en mere kompleks proces.

Irreversible er næsten alle processer, der forekommer i naturen. Dette skyldes, at i en hvilken som helst reel proces er en del af energien forsynet på grund af stråling, friktion osv. For eksempel varme, som du ved, bevæger dig altid fra en varmere krop til en køler - dette er den mest typiske Eksempel på en irreversibel proces (selvom den omvendte overgang ikke er i modstrid med loven om bevarelse af energi).

Også hængende på lyse tråd, vil bolden (pendulet) aldrig spontant øge AM-platearden af \u200b\u200bhans oscillationer, tværtimod, en i bevægelsen af \u200b\u200ben fremmed kraft, vil den helt sikkert stoppe som følge af modstanden af luft og friktion af tråden om suspensionen. Således passerer den mekaniske energi, der er rapporteret af pendulet, ind i den indre energi af den kaotiske bevægelse af molekyler (luft, suspensionsmateriale).

Matematisk irreversibilitet af mekaniske processer udtrykkes i, at ligning af bevægelse af makroskopiske organer ændrer sig med en ændring i tidskilt: de er ikke invariant, når de udskiftes t. på den - t.. I dette tilfælde ændrer acceleration og kraft afhængigt af afstande ikke deres tegn. Tegn ved udskiftning t. på den - t. Ændringer med hastighed. Følgelig ændrer tegnet kraften afhængigt af hastigheden, friktionskraften. Det er derfor, når arbejdet ved friktionskræfter, er kroppens kinetiske energi irreversibelt bevæger sig ind i indersiden.

Retningen af \u200b\u200bprocesser i naturen indikerer anden lov af termodynamik.

Anden lov af termodynamik.

Anden lov af termodynamik - en af \u200b\u200bde grundlæggende love af termodynamik, etablerer irreversibiliteten af \u200b\u200breelle termodynamiske processer.

Den anden lov af termodynamikken blev formuleret som loven om N. L. S. Carno i 1824, derefter W. Thomson (Kelvin) i 1841 og R. Clausius i 1850. Formuleringen af \u200b\u200bloven er forskellig, men ækvivalent.

Tysk videnskabsmand R. Clausius formulerede loven som denne: det er umuligt at oversætte varme fra et koldere system til mere varmt i fravær af andre samtidige ændringer i både systemer eller omgivende organer.Det betyder, at varme ikke kan spontant igen gå fra en koldere krop til mere varmt. princippet om clausius).

Ifølge formuleringen af \u200b\u200bThomson, den proces, hvori arbejdet bliver til varme uden andre ændringer i systemets tilstand, irreversible, dvs. det er umuligt at omdanne al den varme, der er taget fra kroppen uden at producere andre ændringer i tilstand af systemet ( thomson-princippet.).

Fysisk kemi: Abstrakte forelæsninger Berezovchuk og i

5. Processer. Anden lov af termodynamik

Termodynamikens anden lov, i modsætning til den første lov af termodynamik, studerer alle de processer, der går i naturen, og disse processer kan klassificeres som følger.

Processer er spontan, ikke-velstående, ligevægt, ingenformer.

Spontane processer er opdelt i reversible.og irreversibel.Den anden lov om termodynamik kaldes loven om processen med proces i et isoleret system (Væksten i S). Ordet "Entropy" blev oprettet i 1865 R. Yu. E. Clausius - "Tropez" fra græsk betyder transformation. I 1909 professor. P. Aerbach. kaldte dronningen af \u200b\u200balle funktioner intern energimen S. – skyggeaf denne dronning. Entropy.- Foranstaltning af det uforglemmelige system.

Reversible og irreversible processer

Irreversible processer.gå uden arbejdsomkostninger, fortsætter kun spontant i en retning, disse ændringer i systemet i et isoleret system, når egenskaberne af hele systemet ændres, når de behandles. Disse omfatter:

1) Termisk ledningsevne ved den endelige temperaturforskel;

2) Udvidelse af gas ved en endelig trykforskel;

3) Diffusion ved den endelige forskel på koncentrationer.

Reversible processeri et isoleret system kaldes sådanne processer, der kan omdannes uden ændringer i egenskaberne af dette system.

Reversible:mekaniske processer i systemet, hvor der ikke er friktion (perfekt væske, dens bevægelse, de ikke-overvældende oscillationer af pendulet i vakuum, de uheldige elektromagnetiske oscillationer og udbredelse af elektromagnetiske bølger, hvor der ikke er absorption), der kan returneres til indledende tilstand.

Spontan- De processer, der går selv, de bruges ikke på dem, de selv kan producere det (bevægelsen af \u200b\u200bsten i bjergene, NA bevæger sig langs overfladen ved høj hastighed, da hydrogen er valgt.).

Ikke-prospector.

Ligevægt er divideret med bæredygtig, ustabilog indifferent..

1. Postulatet af Clausius - kan ikke være overgangen af \u200b\u200bvarme fra det mindre opvarmede til det mere opvarmede legeme.

2. Tomsons postulat - den koldeste krops varme kan ikke fungere som en kilde til arbejde.

Carno Theorem - Clausius:alle reversible biler, der udfører en Carno-cyklus, der involverer samme varmelegeme og det samme køleskab, har samme effektivitet, uanset generne af arbejdsorganet.

Q 1 / T 1 -

Q 2 / T 2 -

Q 1 / T 1 \u003d Q 2 / T 2 -

Dette er den fjerde ligning for termodynamikens anden lov, hvis processen er lukket, så

Med en irreversibel proces:

Dette er den sjette ligning for termodynamikens anden lov, eller Clausius-ligningen, for reversibel proces er nul, for en irreversibel proces er den mindre end 0, men nogle gange kan den være større end 0.

S.

S \u003d K.ln. W.

Handling, omvendt logaritme - potentiation.:

Den første lov om termodynamik er bestemt af funktionen af \u200b\u200bfunktionen U.i et isoleret system. Find en funktion, der udtrykker indholdet af den anden lov, nemlig den ensidige orientering af de processer, der forekommer i et isoleret system. Ændringen i den ønskede funktion skal have for alle reelle, dvs. irreversible processer, der forekommer i isolerede systemer, det samme tegn. Termodynamikens anden lov i bilaget til ikke-statslige irreversible processer bør udtrykkes ulighed. Husk Carno-cyklen. Da en cyklus kan erstattes af et uendeligt stort antal uendeligt små Carno-cykler, så udtrykket:

retfærdig for enhver reversibel cyklus. I betragtning af hvert elementært område af varmeveksling T.\u003d CONST, vi finder det:

og for hele cyklussen

Energi Helmholtz isochloro-isotermisk potentiale

F \u003d u - ts

Antal ( V - ts.) er systemets egenskab det kaldes energy Helmholts.. Blev introduceret Helmholz. i 1882.

dF \u003d DU - TDS - SDT,

U \u003d f + ts,

dF \u003d TDS - PDV - SDT,

F -fuld differential.

Øget volumen fører til, at isochorean-isotermisk potentiale falder ("minus", der står før R).Øget temperatur fører til F.falder.

?MEN lige > ?MEN ulige

Q \u003d?U + A,

A \u003d Q -?U,

A \u003d T (S 2 - S 1) - (U 2 - U 1),

A \u003d F 1 - F 2 \u003d -?F,

MEN lige = – ?F -

den fysiske betydning af isochloro-isotermisk potentiale.

Eliminering af isochloro-isotermisk potentiale er lig med den maksimale drift, der produceres af systemet i denne proces; F -kriteriet om den spontane proces i den spontane proces i isoleret system. Til spontan proces: Af t G.< 0.

Til ikke-promotorproces :? F t, v\u003e 0. Til ligevægtsprocessen :? F t, v= 0.

?F v, t? 0.

Isochorean-isotermisk potentiale i spontane processer er reduceret, og når den når sin minimumsværdi, forekommer ligevægtstilstanden (figur 4).

Fig. fire.

2 - ikke-salgsfremmende proces

3 - ligevægtsproces.

Isobarisk isotermisk potentiale..

1) G (p, t \u003dconst), Gibbs Energy

G \u003d u - ts + pv \u003d h - ts \u003d f + pv,

?Q \u003d DU - PDV + A?,

?EN? \u003d Q - DU - PDV,

?EN? Max. \u003d T (s 2 - S 1) - (U 2 - U 1) - P (V2 - V 1),

?EN? Max. \u003d (U 1 - TS 1 + PV 1) - (U 2 - TS 2 + PV 2) \u003d G 1 - G 2 \u003d -?G,

U - ts + pv \u003d g,

EN? Max. = – ?G.

Driften af \u200b\u200bisobaro-isotermisk proces er lig med faldet i isobaro-isotermisk potentiale - den fysiske betydning af denne funktion;

2) Funktionen er en fuld differentiel, en-værdiansat, endelig, kontinuerlig.

G \u003d u - ts + pv,

dG \u003d DU - TDS - SDT + PDV + VDP,

dG \u003d TDS - PDV - TDS - SDT + PDV + VDP,

dG \u003d -SDT + VDP,

Temperaturforøgelsen fører til, at det isobariske isotermiske potentiale er reduceret, siden før S.det er et "minus" tegn. Øget tryk fører til, at det isobaro-isotermiske potentiale stiger, siden før V.der er et tegn "plus";

3) G.som et behandlingskriterium i et isoleret system.

Til spontan proces: (? G.) P, T.< 0. Для несамопроизвольного процесса: (?G.) P, T.\u003e 0. Til ligevægtsprocessen: (?G) p, t \u003d 0

?G (p, t)? 0.

Det isobaro-isotermiske potentiale i spontane processer reduceres, og når det når sit minimum, forekommer tilstanden af \u200b\u200bligevægt.

Fig. fem

hvor 1 er den spontane proces;

2 - ligevægtsproces;

3 - Ikke-salgsfremmende proces.

Arbejder på bekostning? U.og? H..

Modstridende faktorer.Enthalpy-faktoren karakteriserer styrken af \u200b\u200btiltrækningen af \u200b\u200bmolekyler. Entropi-faktoren karakteriserer ønsket om adskillelse af molekyler.

Entalpy - N.Intern energi - U.

H \u003d u + pv,

dH \u003d DU + PDV + VDP,

U \u003d TS - PV,

dU \u003d TDS - SDT + PDV + VDP,

dH \u003d -PDV + PDV + VDP; U \u003d TDS + VDP.

Fig. 6.

hvor 1 er den spontane proces,

2 - Ikke-salgsfremmende proces,

3 - Equilibrium-proces

(DH) P, T? 0,

(STØV? 0.

Gibbs - Helmholtz ligninger - maksimale arbejdsligninger.

De giver dig mulighed for at etablere en forbindelse mellem det maksimale arbejde af ligevægtsprocessen og varmen af \u200b\u200bikke-ligevægtsprocessen

helmholts ligning (ligningsbindende funktioner F.og G.

gibbs ligning (ligningsbindende funktioner F.og G.med deres temperaturderivater).

Clausius-Klapairone Equation

Det giver dig mulighed for at anvende anden lov om termodynamik til faseovergange. Hvis du beregner de processer, hvor kun ekspansion udføres, så ændres ændringen i den indre energi

U 2 - U 1 \u003d T (S 2 - S 1) - P (V2 - V 1),

(U 1 - TS 1 + PV 1) \u003d (U 2 - TS 2 + PV 2),

G 1 \u003d g 2 -i ligevægtsforhold.

Antag, at 1 mol af stoffet bevæger sig fra den første fase til det andet.

Jeg fase => dG 1 \u003d V 1 DP - S 1 DT.

II fase => dG 2 \u003d V 2 DP - S 2 DT,i ligevægt gD 2 - DG 1 \u003d0

gD 2 - DG 1 \u003d DP (V2 - V 1) - DT (S 2 - S1) -

der er ingen betinget ligevægt,

hvor dP / DT -temperaturtrykskoefficient,

hvor ? FP er varmen i faseovergangen.

clausius-Klapairon-ligning, differentiel form af ligningen.

Ligningen etablerer forholdet mellem varmen i faseovergangen, trykket, temperaturen og ændringen af \u200b\u200bmolvolumen.

den empiriske form af Clausius-Klapairone-ligningen.

Fig. 7.

Fig. otte

Clausius-Klapairone Equation Studies Fase Overgange. Faseovergange kan være I-slægten og slægten.

Jeg venlig - karakteriseret ved ligestilling mellem de isobariske potentialer og hopping ændringer S.og V.

Slægten er præget af ligestilling mellem de isobariske potentialer, ligestilling mellem entropi og ligestilling mellem molvolumener.

Jeg venlig -? G.= 0, ?S.? 0, ?V.? 0.

Ii venlig -? G.= 0, ?S.= 0, ?V.= 0.

Den algebraiske sum af den opvarmede varme til enhver reversibel cirkulær proces er nul.

Denne integrand er differentieret af statens entydige funktion. Denne nye funktion blev introduceret Clausius. i 1865 og navngivet entropi - S.(fra græsk. "Transformation").

Ethvert system i en anden tilstand har en fuldstændig defineret og kun værdi af entropi, ligesom bestemt og kun mening P, v, tog andre egenskaber.

Så entropi udtrykkes af ligningen:

hvor S -dette er funktionen af \u200b\u200bstater, hvis ændring dSV.reversibel isotermisk proces af overgangen af \u200b\u200bvarme i mængden Q.svarende til varmen af \u200b\u200bprocessen.

Med uafhængige variabler. U.(intern energi) kan mærkes U. Vn I. V.(volumen), eller R.(tryk) og N.(enthalpy). Entropi er en karakteristisk funktion. Karakteristiske funktioner - Systemstatusfunktioner, der hver især, når de bruger dets derivater, gør det muligt at udtrykke andre termodynamiske egenskaber af systemet i eksplicit. Vi vil minde om deres femske termodynamik på deres femne:

1) isobaro-isotermisk potentiale (Gibbs Energy) med uafhængige variabler T, R.og antallet af mol af hver af komponenterne og.;

2) isochloro-isotermisk potentiale (Helmholtz Energy) med uafhængige variabler T, v, n i;

3) Intern energi med uafhængige variabler: S, v, n i;

4) Enthalpy med uafhængige variabler: S, p, p I;

5) Entropi med uafhængige variabler N, p, n i. .

I isolerede systemer (U.og V \u003d.const) med irreversible processer, øges entropi-systemet, dS\u003e0; Med reversible - ændres ikke, dS \u003d.0.

Kommunikation Entropi med andre termodynamiske parametre

For at løse en bestemt opgave forbundet med brugen af \u200b\u200bentropi er det nødvendigt at fastslå forholdet mellem det og andre termodynamiske parametre. Ligningen. dS \u003d.?Q / T.i kombination med? Q \u003d DU + PDVog? Q \u003d DH - VDPgiver ligninger:

dU \u003d TDS - PDV,

dH \u003d TDS + VDP.

Gendannelse af ligningen:

i forhold til funktionel afhængighed ? (T, v, s) \u003d0, vi får

Nu finder vi afhængigheden af \u200b\u200bentropi på temperatur fra ligninger:

Disse er disse afhængigheder:

Disse to ligninger er de næsten vigtigste særlige tilfælde af det samlede forhold:

TDS \u003d CDT.

Ved hjælp af forskellige afhængigheder kan du udlede andre ligninger, der binder de termodynamiske parametre.

Spontan- De processer, der går sig selv, bruger de ikke arbejde, de selv kan producere det (bevægelse af sten i bjergene, natrium med høj hastighed bevæger sig over overfladen, da hydrogen frigives), og kaliumet bogstaveligt talt "hopper" på vand.

Ikke-prospector.- Processer, der ikke kan gå alene, arbejder arbejdet på dem.

Ligevægt er opdelt i bæredygtig, ustabil og ligeglad.

Postulater af anden lov af termodynamik.

1. Postulatet af Clausius - "Der kan ikke være nogen overgang af varme fra det mindre opvarmede til det mere opvarmede legeme."

2. Tomsons postulat - "Den koldeste krops varme kan ikke fungere som en kilde til arbejde."

CARO-CLAUSIUS TEOREM:"Alle reversible biler, der udfører en carno-cyklus med deltagelse af samme varmelegeme og det samme køleskab har samme effektivitet, uanset hvilken slags arbejdsgruppe."

Analytiske udtryk for termodynamikens anden lov.

1. Klassisk ligning af anden lov af termodynamik

hvor Q / t -reduceret varme;

Q 1 / T 1 -den reducerede varmevarmer;

Q 2 / T 2 -den reducerede varme af køleskabet;

Q 1 / T 1 \u003d Q 2 / T 2 -ligestilling af varmelegemets varme og køleskabet. Dette er den anden ligning for termodynamik.

Hvis vi deler adiabats til mange Carno-cykler, så får vi

Dette er den tredje ligning af termodynamikens anden lov til den uendeligt lille cyklus af Carno.

Hvis processen er den endelige, så

Dette er den fjerde ligning for termodynamikens anden lov

Hvis processen er lukket, så

Dette er den femte ligning for anden lov om termodynamik til den reversible proces.

Integreret på en lukket kontur - Clausius integral.

Med en irreversibel proces:

den sjette ligning af termodynamikens anden lov eller Clausius-ligningen, for den reversible proces, er nul, for en irreversibel proces er den mindre end 0, men nogle gange kan det være større end 0.

dette er den syvende ligning for termodynamikens anden lov. Anden lov af termodynamik - loven om vækst S.

S \u003d K.ln. W.

S \u003d K.ln. W -

dette er en Boltzmann formel,

hvor S -entropy er graden af \u200b\u200bforstyrrende system;

k-boltzmanns konstant;

W -termodynamisk sandsynlighed for et system af makrostationer.

Termodynamisk sandsynlighed- antallet af mikrostasser af dette system, som du kan implementere dette systemsystem (P, t, v).

Hvis en W \u003d.1, T. S \u003d.0, ved en temperatur på absolut nul -273 ° C, stoppes alle typer bevægelser.

Termodynamisk sandsynlighed- Dette er antallet af måder, at atomer og molekyler kan distribueres i volumen.

Fra bogen Medical Physics Forfatter Podcolzina vera aleksandrovna.

25. Den anden begyndelse af termodynamikken. Entropi Der er flere formuleringer af anden lov af termodynamik: Varmen selv kan ikke bevæge sig fra kroppen med en mindre temperatur til kroppen med en større temperatur (Clausius-formulering), eller den evige motor er umulig

Fra bog Fysisk kemi: Forelæsningsoversigt af Berezovchuk og i

29. Fysiske processer i biologiske membraner En vigtig del af cellen er biologiske membraner. De akkumulerer buret fra miljøet, beskytter det mod skadelige ydre påvirkninger, kontrollerer metabolismen mellem cellen og dens miljø, bidrager

Fra bogen den nyeste fakta af fakta. Volumen 3 [Fysik, Kemi og Teknologi. Historie og arkæologi. Miscellanea] Forfatter KONDRASHOV Anatoly Pavlovich.

3. Termodynamikens første lov. Kaloriekoefficienter. Kommunikation mellem CP- og CV-funktioner i formuleringen af \u200b\u200bden første lov af termodynamik.1. Den samlede energiforsyning i det isolerede system forbliver konstant.2. Forskellige energiformer går ind i hinanden i strengt ækvivalent

Fra bogen Atomenergi til militære formål Forfatter Smith Henry Devolf.

2. Elektrodeprocesser elektrodeprocesser - processer relateret til opladning overførsel over grænsen mellem elektroden og opløsningen. Katodiske processer er forbundet med genoprettelsen af \u200b\u200bmolekyler eller ioner af reaktantstoffet, anodisk - med oxidation af reaktionsstoffet og

Fra bogen i løbet af fysikens historie Forfatter Stepanovich Kudryavtsev Pavel.

3. Katodiske og anodiske processer i galvantechnics Hovedprocesserne i galvanoteknikerne er restaurering og tilbagegang. På et er et fald, hvor en er anode. Elektroliz H2O: Katodiske reaktioner Den sidste reaktion fortsætter over

Fra boglaserhistorien Forfatter Bertolotti Mario

4. Stokastiske processer og selvorganiserende systemer Stokastiske processer og selvorganisationssystemer er genstand for undersøgelse af elektrokemisk synergi. Sådanne processer forekommer på alle områder: overgangen fra laminær til den turbulente proces,

Fra bogen evig motor - før og nu. Fra Utopia - til videnskab, fra videnskab - til utopi Forfatter Brodiance Victor Mikhailovich.

Forelæsning nr. 15. Tredje termodynamisk lov Begrebet kemisk affinitet. Det er kendt, at mange stoffer reagerer med hinanden let og hurtigt, andre stoffer reagerer med vanskeligheder, og andre reagerer ikke. Baseret på dette blev det antaget, at der er mellem stoffer

Fra bogen 4. Kinetik. Varme. Lyd Forfatter Feynman Richard Phillips.

Fra bogen af \u200b\u200bmekanik fra antikken til denne dag Forfatter Grigoriansk Ashot Tigranovich.

Kaskade og kombinerede processer 9.32. I alle statistiske metoder til adskillelse af isotoper for at opnå et stof indeholdende 90% eller mere U-235 eller deuterium er der behov for mange på hinanden følgende separationstrin. Hvis strømmen bevæger sig kontinuerligt fra et trin til

Fra forfatterens bog

Fremkomsten og udviklingen af \u200b\u200btermodynamikken. Carno hvis i XVIII århundrede. I fysik (med undtagelse af mekanik) dominerede eksperimentet, så fysikere blev bestemt som en videnskab "om alt det gennem erfaringer kan være kendt", så i XIX århundrede. Billedet begynder at ændre sig. Eksperimentel fysik

Fra forfatterens bog

Den anden begyndelse af termodynamikken Fremskridt i varmteknik stimulerede ikke kun åbningen af \u200b\u200bloven om bevarelse og vende energi, men flyttede også fremad den teoretiske undersøgelse af termiske fænomener. De grundlæggende begreber blev specificeret, aksiatikken af \u200b\u200bteorien om varme blev oprettet,

Fra forfatterens bog

Den anden solid state laser i september 1959 arrangerede byen konferencen "Quantum Electronics Resonant Phenomena", hvoraf laseren endnu ikke blev oprettet, blev de fleste uformelle diskussioner koncentreret om lasere. Peter deltog i denne konference

Fra forfatterens bog

Kapitel tre. Ideen om PPM-2 og anden lov af termodynamik, der ikke forstår principperne i alle logiske fuldstændighed og sekvens, ikke kun i hovedet af SUMBO, men også i tilfælde af nonsens. N. G.

Fra forfatterens bog

Fra forfatterens bog

Kapitel 45 Eksempler på termodynamik § 1. Intern energi§ 2. Ansøgninger§ 3. Clausius ligning -Klimon§ 1. Intern energi er nødvendig for at bruge termodynamik til erhvervslivet, det viser sig, at det er et meget vanskeligt og komplekst emne. I denne bog er vi dog ikke

Fra forfatterens bog

Ix. Mekanik i Rusland i anden halvdel af XIX-tidlige XX