Den første loven i termodynamikk er en av de vanligste og grunnleggende lovene i naturen. Det er ikke kjent en enkelt prosess hvor i det minste

i noen grad vil hans overtredelse bli observert. Hvis noen prosess er forbudt av den første loven, kan du være helt sikker på at det aldri vil skje. Denne loven gir imidlertid ingen instruksjoner om hvilke retningsprosesser som utvikler seg som tilfredsstiller prinsippet om energibesparelse.

La oss forklare dette eksemplet.

Retning av termiske prosesser. Den første loven om termodynamikk sier ikke noe om retningen av varmeveksling mellom kroppene i forskjellige temperaturer gitt i termisk kontakt. Som allerede diskutert ovenfor oppstår varmeveksling slik at temperaturen er justert og hele systemet har en tendens til tilstanden av termisk likevekt. Men den første loven ville ikke bli forstyrret dersom varmeoverføringen ble fra kroppen med lav temperatur til kroppen med en høyere, forutsatt at full tilførsel av indre energi ville forbli uendret. Imidlertid viser hverdagsopplevelsen at det aldri vil skje.

Et annet eksempel: Når steinen faller i en eller annen høyde, forsvinner all den kinetiske energien til sin progressive bevegelse når bakken slår, men den indre energien til steinen selv og kroppene omgir det, slik at loven om energibesparelse selvfølgelig er , viser seg ikke å bli forstyrret. Men den første loven om termodynamikk ville ikke være i strid med returprosessen, hvor steinen ville ha gått fra de omkringliggende gjenstandene en viss mengde varme fra de omkringliggende gjenstandene, som et resultat av hvilket steinen ville ha steget til en eller annen høyde. Men ingen har noen gang sett på slike spontane riggstein.

Ujevnheten til ulike typer energi. Ved å tenke på disse og andre lignende eksempler, kommer vi til den konklusjonen at den første loven om termodynamikk ikke pålegger noen restriksjoner på retning av energitransformasjoner fra en art i den andre og i retning av overgangen av varme mellom kroppene, Krevende bare hovedforsyningen av energi i lukkede systemer. I mellomtiden viser erfaringen at ulike typer energi ikke er lik evnen til å bli til andre typer.

Mekanisk energi kan helt omgjort til den indre energien i en hvilken som helst kropp, uavhengig av hva temperaturen var. Faktisk kan enhver kropp oppvarmes med friksjon, og øker sin interne energi på verdifall lik perfekt arbeid. På samme måte kan elektrisk energi omdannes fullstendig til det indre, for eksempel når den elektriske strømmen føres gjennom motstanden.

For inverse transformasjoner av intern energi til andre typer, er det visse begrensninger som består i det faktum at tilførselen av intern energi ikke under ingen omstendigheter kan slå

helhet til andre typer energi. Med de merkede særegenheter av energitransformasjoner er retningen av flytende prosesser i naturen assosiert. Den andre loven om termodynamikk, som reflekterer fokuset på naturlige prosesser og imponerer restriksjoner på mulige retninger for energitransformasjoner i makroskopiske systemer, er, samt enhver grunnleggende lov, en generalisering av et stort antall erfarne fakta.

For å tydeligere forestill deg det fysiske innholdet i den andre loven om termodynamikk, anser det mer om spørsmålet om reversibilitet av termiske prosesser.

Reversible og irreversible prosesser. Hvis det er nok å sakte endre forholdene, slik at prosessen av prosessen som strømmer i systemet under behandling var betydelig mindre enn avslapningshastigheten, så er en slik prosess fysisk tilstede en kjede av nær hverandre av likevektstilstander. Derfor er en slik prosess beskrevet av de samme makroskopiske parametrene som tilstanden av likevekt. Disse sakte prosessene kalles likevekt eller quasistatisk. Med slike prosesser kan systemet karakteriseres av parametere som trykk, temperatur, etc. Ekte prosesser er ikke-likevekt og kan betraktes som likevekt med større eller mindre nøyaktighet.

Vurder følgende eksempler.

La gass være i et sylindrisk fartøy lukket av et stempel. Hvis du skyver stemplet i den endelige hastigheten, vil gassutvidelsen være en irreversibel prosess. Faktisk, så snart stemplet blir trukket, vil gastrykket direkte ved stempelet være mindre enn i andre deler av sylinderen. En slik prosess kan ikke være reversibel gjennom de samme mellomstatene, da stemplet blir avslørt, vil det ikke være stempel fra den ultimate hastigheten nær stempelet, men kompresjonen. Dermed gir den raske ekspansjons- eller gasskompresjonen et eksempel på en irreversibel prosess.

For å utvide gassen strengt lys, må du skyve stemplet uendelig sakte. Samtidig vil gasstrykket være lik ved hvert øyeblikk samtidig, vil tilstanden til gassen avhenge av stempelets posisjon, og ikke fra bevegelsen av bevegelsen, og prosessen vil bli reversibel.

Den mest levende irreversibiliteten av gassutvidelsesprosessen manifesteres når ekspansjonen oppstår i tomrummet uten å utføre mekanisk arbeid.

Irreversible er alle prosesser ledsaget av varmeveksling mellom organer som har forskjellige temperaturer. Irreversibiliteten av en slik varmeveksling er spesielt tydelig synlig på eksemplet på justering av temperaturene i kroppene som er gitt i kontakt.

Irreversible er prosessene der den mekaniske energien beveger seg inn i det indre i nærvær av friksjon, som ofte sies å være valg av varme på grunn av friksjon. I fravær av friksjon vil alle mekaniske prosesser være reversible.

Således er likevektsrevisjonsprosessene abstraksjon, og i praksis på grunn av eksistensen av friksjon og varmeveksling er ikke funnet. Studien av likevektsprosesser i termodynamikk gjør det imidlertid mulig å indikere hvordan prosesser skal utføres i ekte systemer for å få de beste resultatene.

Ulike formuleringer av den andre loven om termodynamikk. Historisk sett var åpningen av den andre loven om termodynamikk forbundet med studiet av spørsmålet om maksimal effektivitet av termiske maskiner utført av den franske forskeren Sadi Carlo. Senere R. Clausius og W. Thomson (Lord Kelvin) tilbød ulike typer, men den tilsvarende ordlyden av den andre loven om termodynamikk.

Ifølge formuleringen av Clausius er prosessen umulig, det eneste resultatet av det ville være overgangen av varme fra kroppen med en lavere temperatur til kroppen med en høyere temperatur.

Thomson formulerte den andre loven om termodynamikk som følger: Den periodiske prosessen er umulig, det eneste sluttresultatet som ville være arbeidet på grunn av varme tatt fra en kropp.

Uttrykket "Det eneste resultatet" i disse formuleringene betyr at ingen andre endringer, i tillegg til disse, eller i systemene som er under vurdering, forekommer ikke i de omkringliggende legemer. Den betingede ordningen av denne typen prosess forbudt ved postulatet av klausuler er vist på fig. 56, og prosessen forbudt av Tomson Postoon er i fig. 57.

I formuleringen av Thomson imponerer den andre loven om termodynamikk restriksjoner på omdannelsen av indre energi til mekanisk. Fra formuleringen av Thomson følger det at det er umulig å bygge en bil som bare ville fungere ved å skaffe varme fra miljøet. En slik hypotetisk maskin mottok navnet på den evige motoren i den andre typen, siden det på grunn av ubegrensede interne energireserver i jorden, havet, vil atmosfæren være ekvivalent med den evige motoren for alle praktiske formål.

Den andre typen er ikke i strid med den første loven om termodynamikk, i motsetning til den første kindende evige motoren, dvs. enheter for å jobbe i det hele tatt uten å bruke en energikilde.

Ekvivalens av Clausius og Thomsons ordlyd. Ekvivalens av ordlyden av den andre loven om termodynamikk,

foreslått av Clausius og Thomson, er det etablert ved enkel resonnement.

Anta at Thomsons postulate urettferdig. Da er det mulig å utføre en slik prosess, det eneste resultatet som ville være ytelsen til varmen, tatt fra den eneste kilden med Temperaturen til T. Dette arbeidet kan for eksempel være av friksjon, igjen bli til varme Overført av kroppen, hvor temperaturen er høyere enn det. Det eneste resultatet av en slik sammensatt prosess ville være overgangen av varme fra kroppen med temperatur t til legemet med en høyere temperatur. Men dette ville motsette seg postulatet til Clausius. Så, Clausius's Postulate kan ikke være rettferdig hvis Thomsons postulat er feil.

Anta at nå, tvert imot, den urettferdige stillingen i Clausius, og vi vil vise at Tomsons postulate samtidig ikke kan utføres. Vi konstruerer en konvensjonell varmemaskin som vil fungere, få litt varme fra varmeren, noe som gir kjøleskapet og setter forskjellen i arbeidet (fig. 58).

Siden Clausius-stillingen antas å være feil, er det mulig å utføre en prosess, det eneste resultatet som vil være overgangen av mengden varme som er lik kjøleskapet til varmeren. Skjematisk er dette vist på høyre side av fig. 58.

Fig. 56. Ordningen av en hypotetisk enhet der Clausius Postulate er ødelagt

Fig. 57. Det skjematiske diagrammet til en hypotetisk enhet der Tomsons postulat er ødelagt

Fig. 58. Kombinere enheten vist på fig. 56, hvor postulatet av Clausius er ødelagt, får vi et system der Tomsons postulat er krenket.

Som et resultat vil varmeren gi oppvarmingsfluidet i varmemaskinen mengden varme, og å motta i prosessen i motsetning til postatet av klausuler, mengden varme slik at det generelt vil gi mengden varme, likeverdig til nøyaktig beløpet

varm maskin blir til arbeid. I kjøleskapet, generelt, forekommer ingen endringer i det hele tatt, for det gir og får samme mengde varme nå er det klart at ved å kombinere varmenes handling og prosessen i motsetning til postulatet til Clausius, kan du få en Prosess i motsetning til Tomson Postulate.

Dermed er postulatene til Clausius og Thomson enten både trofaste eller begge er feil, og i denne forstand er de ekvivalente. Deres rettferdighet for makroskopiske systemer er bekreftet av alle eksisterende eksperimentelle fakta.

Prinsippet om karateodory. Det fysiske innholdet i den andre loven om termodynamikk i formuleringen av Clausius og Thomson uttrykkes som en påstand om umuligheten av spesifikke termiske prosesser. Men det er mulig å gi en slik formulering som ikke angir typen prosess, umulig som er godkjent av denne loven. Denne formuleringen kalles prinsippet om karateodory. I henhold til dette prinsippet, nær hver likevektstilstand til ethvert termodynamisk system, er det andre likevektstilstander som er uoppnåelige fra den første adiabatiske banen.

La oss vise ekvivalensen til Thomsons formulering og karateodorisk prinsipp. La et vilkårlig termodynamisk system quasistately forvandler fra en del tilstand 1 til tett 2 tilstand, mottar en viss mengde varme og utførelse av arbeid, og i samsvar med den første loven om termodynamikk

Vi refunderer systemet av adiabatisk fra staten 2 til staten da i en slik omvendt prosess er varmevekslingen fraværende, og den første loven om termodynamikk gir

hvor er arbeidet som utføres av systemet. Folding (1) og (2), vi får

Forholdet (3) viser at i en slik syklisk prosess, blir systemet, som vender tilbake til sin opprinnelige tilstand, til drift, all den oppnådde varme. Men det er umulig i henhold til den andre loven om termodynamikk i formuleringen av Thomson. Så, en slik syklisk prosess er ikke effektiv. Den første fasen er alltid mulig: På dette stadiet er varmen enkelt tilført til systemet, og ingen andre forhold er overlappet. Derfor er bare den andre fasen umulig her når, etter betingelse, bør systemet gå tilbake til den opprinnelige tilstanden av adiabatisk. Med andre ord,

staten er adiabatisk uoppnåelig fra staten nær den.

Prinsippet om adiabatisk unigainability betyr at nesten alle virkelige fysiske prosesser oppstår med varmeveksling: Adiabatic prosesser er et sjeldent unntak. Ved siden av hver likevektstilstand er det mange andre, overgangen som nødvendigvis krever varmeveksling, og bare i noen få av dem kan nås adiabatisk.

Basert på formuleringene i den andre loven om termodynamikk, er det mulig å oppnå resultatene av Carno for maksimal mulig effektivitet av termiske maskiner. For en termisk maskin som utfører en syklus mellom en fast temperaturvarmer og et kjøleskap med en temperaturkoeffisient, kan ikke overstige verdier

Den største verdien bestemmes av formelen (4), det oppnås ved varmemaskinen som utfører en reversibel syklus, uavhengig av hva som brukes som arbeidsfluid. Denne uttalelsen kalt vanligvis Teorest Carno vil bli bevist nedenfor.

Syklusen er reversibel hvis den består av reversible prosesser, dvs. slik som kan utføres i hvilken som helst retning gjennom samme kjede av likevektstilstander.

Fig. 59. Carno syklus på -diagram ideell gass

Den eneste reversible sykliske prosessen som kan utføres mellom varmeren og kjøleskapet med faste temperaturer, er den såkalte Carno-syklusen som består av to isotermer og to adiabat. For perfekt gass er en slik syklus vist i fig. 59. I en seksjon 1-2 har gassen en temperatur som er lik temperaturen på varmeapparatet og er isotermisk ekspanderende, og oppnår mengden varme fra varmeren. Samtidig gir gass et positivt arbeid som er lik den oppnådde varmen. Ved § 2-3 ekspanderer gassen adiabatisk, og samtidig reduseres temperaturen fra til verdien som er lik temperaturen i kjøleskapet som utføres av gass i dette området, er arbeidet lik tapet av dens indre energi. I neste avsnitt 3-4 er gass isotermisk komprimert. Samtidig gir han kjøleskapet mengden varme som er lik arbeidet som utføres over det i kompresjon. I en tomt på 4-1 blir gassen adiabatisk komprimert så lenge det er

temperaturen vil ikke stige til verdien av en økning i gassens indre energi på samme tid lik driften av de ytre kreftene som utføres i kompresjon av gassen.

Carno-syklusen er den eneste lukkede prosessen som kan utføres. Faktisk er adiabatiske prosesser reversible hvis de utføres ganske sakte, dvs. quasistatisk. Isotermiske prosesser er de eneste varmevekslingsprosessene som kan utføres. For enhver annen prosess endres temperaturen til arbeidsfluidet, og i henhold til den andre loven om termodynamikk, kan varmeveksling med varmeapparatet eller kjøleskapet ikke være reversibelt: Varmens utveksling i nærvær av en endelig temperaturforskjell er naturen til tilnærming til termisk likevekt og er ikke en likevektsprosess.

Selvfølgelig oppstår utveksling av varme i fravær av temperaturforskjell uendelig sakte. Derfor fortsetter den reverserende syklusen av Carno den uendelig lange og kraften i varmemaskinen med maksimal effektivitet, bestemt av formelen (4), har en tendens til null. Prosesser i en hvilken som helst ekte maskin inneholder nødvendigvis irreversible lenker, og derfor er effektiviteten alltid mindre enn teoretisk grense (4).

Vilkår for å oppnå maksimalt arbeid. Transformasjonen av intern energi til mekanisk, som følger av den andre loven om termodynamikk, kan ikke utføres helt. For å bli mekanisk energi, er maksimal mulig del av den interne energien nødvendig for å bruke eksepsjonelt reversible prosesser. For å illustrere, vurder følgende eksempel. La det være noen kropp som ikke er i en tilstand av termisk likevekt med miljøet, som den perfekte gassen i sylinderen med et stempel som har en temperatur høyere enn omgivelsestemperaturen T (fig. 60). Hvordan kan du få det største arbeidet, forutsatt at i den endelige tilstanden skal gassen okkupere det samme volumet som i begynnelsen?

Fig. 60. For å få maksimalt arbeid

Hvis gasstemperaturen var lik omgivelsestemperaturen, ville dvs. gass være i termisk likevekt med miljøet, da det ikke ville være mulig å få noe arbeid. Konverteringen av intern energi til mekanisk kan bare forekomme hvis den opprinnelige tilstanden til hele systemet ikke er likevekt.

Men med en ikke-likevektsinitialstilstand er overgangen av systemet til likevektstilstand ikke nødvendigvis ledsaget av transformasjonen av indre energi til mekanisk. Hvis du bare bringer gass til

varmekontakt med miljøet, uten å gi den til å ekspandere, så vil gassen avkjøles og ingen arbeid vil bli utført. Derfor, for muligheten for å jobbe arbeid, må du gi en gass med muligheten til å utvide, med tanke på at da må den komprimere, siden, etter betingelsen i den endelige tilstanden, skal gassen okkupere det samme volumet som i den første.

For å oppnå maksimal drift må overgangen fra den opprinnelige tilstanden til finalen bli produsert reversibel. Og dette kan bare gjøres ved hjelp av adiabatiske og isotermiske prosesser. Så skal gassen adiabatisk ekspanderes til temperaturen blir lik omgivelsestemperaturen T, og deretter isotermalt presset ved denne temperaturen til det opprinnelige volumet (Fig. 61). Gass utført med den adiabatiske utvidelsen på 1-2 arbeid, som det fremgår av figuren, mer enn arbeidet som må utføres over gassen med isotermisk komprimering 2-3. Det maksimale arbeidet som kan oppnås under gassovergang fra tilstand 1 til tilstand 3 er lik området med skyggelagt i fig. 61 Curvilinear Triangle 1-2-3.

De studerte mønstrene til reversible varmeemotor-handlingen gir deg mulighet til å vurdere prinsippene for funksjonen av kjølemaskinen og varmepumpen. I kjølemaskinen oppstår alle prosesser i motsatt (sammenlignet med termisk motor) retning (figur 62). På grunn av det mekaniske arbeidet og fra et reservoar med lavere temperatur, tas en viss mengde varme samtidig en tank med høyere temperatur hvis rolle vanligvis utfører miljøet, mengden varme som er lik beløpet på grunn av reversibiliteten av bilen under vurdering for det er gyldig

som i samsvar med (4) kan betraktes som en effektivitetskoeffisient av den tilsvarende varme maskinen.

For en kjølemaskin er mengden varme den største interessen fra det avkjølte reservoaret. Fra (5) for å ha

Grafen av miljøtemperaturen (for reversibel prosess) er avbildet i fig. 63. Det kan ses at med den separerte varmen, men i en lav temperaturforskjell, kan forholdet ta gode verdier. Med andre ord, effektiviteten til kjølemaskinen med kjære

verdiene kan være svært store, siden mengden varme blir tatt bort fra de avkjølte legemene, kan betydelig overstige operasjonen A, som i reelle kjølemaskiner utfører en kompressor drevet av en elektrisk motor.

I teknisk termodynamikk benyttes den såkalte kjølekoeffisienten som forholdet mellom varmen som er tatt fra de avkjølte legemene, til de eksterne kreftene.

I motsetning til termisk motoren (4), kan kjølefaktoren motta verdier, store enheter.

Fig. 61. Prosessen med å oppnå maksimal arbeid på diagrammet

Fig. 62. Konsept av kjølemaskin

I ekte industrielle og husholdningsinstallasjoner og mer. Som det fremgår av (7), er kjøleskapskoeffisienten jo større, desto mindre er de omgivelsestemperaturene og den avkjølte kroppen forskjellig.

Vi vurderer nå driften av varmepumpen, dvs. kjøleplaten som opererer for å varme den varme tanken (oppvarmet rom) på grunn av varme, hentet fra en kald tank (miljø). Det skjematiske diagrammet til varmepumpen er identisk med kjølemaskindiagrammet (se figur 62). I motsetning til en kjølemaskin for en termisk pumpe, er praktisk interesse ikke - mengden varme oppnådd av den oppvarmede kroppen: for tilsvarende (6) har vi

I teknisk termodynamikk for å karakterisere effektiviteten av varmepumper, blir den såkalte oppvarmingskoeffisienten til EOTOP introdusert lik

Ovennevnte formler (7) og (9) gjelder for reversible maskiner. For ekte maskiner, hvor prosesser er helt eller delvis irreversible, gir disse formlene en vurdering av kjøle- og oppvarmingskoeffisienter.

Så, når du bruker varmepumpen, mottar det oppvarmede rommet mer varme enn med direkte oppvarming. På denne situasjonen trakk jeg oppmerksom på W. Thomson, og tilbyr ideen om den såkalte dynamiske oppvarming, som består i det følgende. Varmen oppnådd ved brennstoff er ikke brukt til direkte oppvarming av rommet, men sendes til termisk motor for å oppnå mekanisk arbeid. Med dette arbeidet er varmepumpen drevet, som varmes opp i rommet. Med en liten forskjell i temperaturen i miljøet og oppvarmet rom, mottar sistnevnte varme merkbart større enn det frigjøres når brennstoffforbrenningen. Dette kan virke paradoksalt.

Faktisk er det ingen paradoks i varmepumpen og dynamisk oppvarming, som blir helt klar hvis du dra nytte av begrepet intern energi. Under kvaliteten på intern energi betyr det at dens evne til å bli til andre typer. I denne forstand er den høyeste kvaliteten preget av energi i mekaniske eller elektromagnetiske former, da det kan bli fullstendig omgjort til internt ved enhver temperatur. Når det gjelder intern energi, er kvaliteten den høyere, jo høyere kroppstemperaturen der den er lagret. Hver naturlig kommende irreversibel prosess, som overgangen av varme til kroppen med lavere temperatur, fører til avskrivningen av den indre energien, til en reduksjon i kvaliteten. I reversible prosesser oppstår kvaliteten på energien ikke, siden alle energitransformasjoner kan gå i motsatt retning.

På den vanlige måten å varme opp, går hele varmen som frigjøres ved brenning ved oppvarming av elektrisk strøm eller oppnådd fra en varmt tank, etc., kommer inn i rommet i form av samme mengde varme, men ved en lavere temperatur, som er en kvalitativ avskrivning av intern energi. Varmepumpen eller det dynamiske varmesystemet eliminerer den umiddelbare irreversible varmevekslingen mellom kroppene med forskjellige temperaturer.

Når varmepumpen eller det dynamiske varmesystemet drives, økes kvaliteten på intern energi overført til det oppvarmede rommet fra miljøet. Med en liten temperaturforskjell, når kvaliteten på denne energien ikke øker betydelig, blir beløpet større enn og den høye effektiviteten av varmepumpen og dynamisk oppvarming som helhet er forklart.

Gi eksempler på fenomener som tilfredsstiller loven om energibesparelse, men likevel aldri observert i naturen.

Hva synes ulikhetene til ulike typer energier? Illustrere denne ulikheten på eksemplene.

Hva er en reversibel termisk prosess? Gi eksempler på reversible og irreversible prosesser.

Hvilke krav skal det fysiske systemet være fornøyd slik at de mekaniske prosessene i det går videre til reversibelt? Forklar hvorfor friksjon og spredning av mekanisk energi gjør alle prosessene irreversible.

Gi ulike formuleringer av den andre loven om termodynamikk. Bevis ekvivalensen av Clausius og Thomsons ordlyd.

Hva betyr prinsippet om karateodori i forhold til den ideelle gassen? Forklar svaret ved hjelp av -diagram for bildet av sin status.

Vis at den fysiske betydningen av den andre loven om termodynamikk er å etablere en uadskillelig forbindelse mellom irreversibiliteten av reelle prosesser i natur og varmeveksling.

Ordforhold der effektiviteten til termisk motor som opererer på reversibel syklusen, vil være nær en.

Vis at Carno-syklusen er den eneste reversible sykliske prosessen for motoren som bruker to termiske tanker med faste temperaturer.

Når det diskuteres vilkårene for å oppnå maksimalt arbeid, er det ikke tatt hensyn til atmosfærisk trykk som virker på stempelet. Hvordan registrere dette trykket vil påvirke ovennevnte resonnement og som følge av?

Gassen i sylinderen, lukket av stemplet, har samme temperatur som omgivende luft, men høyere (eller lavere) trykk enn trykket i atmosfæren. Hvilke prosesser skal utføres med gass for å få det maksimale nyttige arbeidet på grunn av systemet ikke-likevekt? Bilde disse prosessene på edigramet, teller gassen i sylinderen perfekt.

Gass i sylinderen, lukket stempel, har det samme trykket som omgivende luft, men en høyere (eller lavere) temperatur. Hvilke prosesser skal utføres med gass for å få det maksimale nyttige arbeidet på grunn av systemet ikke-likevekt? Bilde dem til-diagram.

Tenk på to forskjellige ordninger med dynamisk oppvarming, hvor varme maskinen gir varmen eller et miljø eller oppvarmet rom. Vis at i tilfelle når alle prosesser er reversible, har begge ordningene samme effektivitet. Hvilken ordning vil være mer effektiv i det virkelige systemet når prosessene ikke kan vurderes helt reversible?

Det er flere formuleringer av den andre loven om termodynamikk, som forfatterne er den tyske fysikeren, en mekaniker og matematiker Rudolf Clausius og den britiske fysikeren og mekanikeren William Thomson, Lord Kelvin. Eksternt, de varierer, men deres essens er den samme.

Standula Clausius.

Rudolf Julius Emmanuel Clausius

Den andre loven om termodynamikk, som den første, også ledet av en erfaren måte. Forfatteren av den første formuleringen av den andre loven om termodynamikk er den tyske fysikeren, en mekaniker og matematiker Rudolf Clausius.

« Varme selv kan ikke bevege seg fra kroppen av en kald til kroppen av varmt " Denne erklæringen som Clazius kalles " termisk aksiom"Ble formulert i 1850 i arbeidet" på drivkraften av varme og om lovene som kan oppnås herfra for varmen om varme. ""Flere i seg selv overføres bare fra kroppen med en høyere temperatur til kroppen med en mindre temperatur. I motsatt retning er spontan varmeoverføring umulig. " Dette er meningen postula Clausius. bestemme essensen av den andre loven om termodynamikk.

Reversible og irreversible prosesser

Den første loven om termodynamikk viser en kvantitativ forbindelse mellom varmen oppnådd av systemet, endringen i sin indre energi og arbeidet som produseres av systemet over de ytre legemer. Men han vurderer ikke retningen for varmeoverføring. Og det kan antas at varmen kan overføres fra både de varme kroppene til kulde og omvendt. I mellomtiden er det i virkeligheten ikke. Hvis to kropper er i kontakt, blir varme alltid overført fra en oppvarmet kropp til mindre oppvarmet. Og denne prosessen skyldes seg selv. Samtidig, i de eksterne legemer som omgir kontaktkroppene, oppstår ingen endringer. En slik prosess som oppstår uten å utføre arbeidet fra utsiden (uten forstyrrelser av eksterne krefter) kalles spontan . Han kan være reversible og irreversibel..

Spontant avkjølt, den varme kroppen overfører sin varme rundt den med kaldere kropper. Og aldri for seg selv, vil den kalde kroppen ikke være varm. Det termodynamiske systemet i dette tilfellet kan ikke gå tilbake til starttilstanden. En slik prosess kalles irreversibel. . Irreversible prosesser fortsetter bare i en retning. Nesten alle spontane prosesser i naturen er irreversible som irreversibelt tid.

Reversible en termodynamisk prosess kalles, hvor systemet beveger seg fra en tilstand til en annen, men kan returnere til den opprinnelige tilstanden, som går i omvendt rekkefølge gjennom mellomliggende likevektstilstander. I dette tilfellet gjenopprettes alle systemparametere til den opprinnelige tilstanden. Reversible prosesser gir det største arbeidet. Men i virkeligheten kan de imidlertid ikke implementeres, de kan bare næres, da de går uendelig sakte. I praksis består denne prosessen av kontinuerlig suksessive likevektstilstander og kalles quasistatic.. Alle kvasistatiske prosesser er reversible.

Tomss Postulate (Kelvin)

Willm Thomson, Lord Kelvin

Den viktigste oppgaven med termodynamikk er å oppnå den høyeste mengden arbeid av varme. Arbeidet blir lett til varme helt uten kompensasjon, for eksempel av friksjon. Men omvendt prosess for å dreie varmen til drift er ikke helt og umulig uten å oppnå ytterligere energi fra utsiden.

Det må sies at overføringen av varme fra en kaldere kropp til et sprang er mulig. En slik prosess oppstår, for eksempel i vårt hjem kjøleskap. Men det kan ikke være spontan. For at den skal flyte, tilstedeværelsen av en kompressor, som vil destillere en slik luft. Det vil si, for omvendt prosess (kjøling) krever en energiforsyning fra utsiden. " Kan ikke overgang varme fra kroppen med lavere temperatur uten kompensasjon ».

I 1851 ga en annen ordlyd av den andre loven en britisk fysiker og mekanikeren William Thomson, Lord Kelvin. Tomsons postulat (Kelvin) sier: "Det er ingen sirkulær prosess, det eneste resultatet som ville være produksjon av arbeid på grunn av kjøling av varmebeholderen" . Det vil si at det er umulig å skape en syklisk driftsmotor, som følge av at det ville være et positivt arbeid på grunn av samspillet med bare en varmekilde. Tross alt, hvis det var mulig, kunne en termisk motor jobbe med, for eksempel energien til verdenshavet og helt snu det til mekanisk arbeid. Som et resultat vil kjøling av havet oppstå på grunn av reduksjon av energi. Men så snart temperaturen ville være under omgivelsestemperaturen, bør prosessen med spontan varmeoverføring fra en kaldere kropp til mer varmt oppstå. Og en slik prosess er umulig. Derfor, for driften av varmeemotoren, er minst to varmekilder som har forskjellige temperaturer nødvendige.

Evig motor av den andre typen

I termiske motorer blir varmen bare til nyttig arbeid når de beveger seg fra den oppvarmede kroppen til kulde. For at en slik motor skal fungere, skaper den temperaturforskjellen mellom varmeoverføringen (varmeapparatet) og varmeovergangen (kjøleskap). Varmeapparatet overfører varme til arbeideren (for eksempel gass). Arbeidsfluidet utvides og gjør en jobb. Samtidig blir ikke alt varmen til drift. En del av den overføres til kjøleskapet, og en del, for eksempel, går bare inn i atmosfæren. Deretter skal du returnere arbeidsfluid-parametrene til de opprinnelige verdiene og starte syklusen, først, arbeidsvæsken er nødvendig for å varme, det vil si, fra kjøleskapet, er det nødvendig å ta varme og overføre den til varmeren. Dette betyr at du må overføre varme fra den kalde kroppen til en mer varm. Og hvis denne prosessen kunne utføres uten energiforsyning fra utsiden, ville vi få den evige motoren til den andre typen. Men siden, ifølge den andre loven om termodynamikk, er det umulig å gjøre dette, det er umulig og den evige motoren i den andre typen, som helt vil slå varmen til å fungere helt.

Ekvivalent ordlyd av den andre loven om termodynamikk:

1. Prosessen er umulig, det eneste resultatet er transformasjonen av hele mengden varme oppnådd av systemet.
2. Det er umulig å skape en evig motor av den andre typen.

Prinsippet om Carno

Nicolas Leonar Sadi Carlo

Men hvis det er umulig å skape en evig motor, kan du organisere en varmemotorsyklus på en slik måte at effektiviteten (effektivitet) var maksimum.

I 1824, lenge før Clausius og Thomson formulerte sine postulater, som ga definisjonene av den andre loven om termodynamikk, publiserte fransk fysiker og matematiker Nicolas Leonar Sadi Karno sitt arbeid "Refleksjoner på drivkraften til brann og maskinene som er i stand til å utvikle denne kraften." I termodynamikk anses det som fundamental. Forskeren gjorde en analyse av dampmaskinene som eksisterte på det tidspunktet, hvis effektivitet var bare 2%, og beskrev arbeidet til den perfekte varmemaskinen.

I vannmotoren gjør vann en jobb, faller ned med en høyde på ned. Ved analogi foreslo Karo at varmen kan fungere, beveger seg fra en varm kropp til en kaldere. Dette betyr at for å kunnevarmemaskinen fungerte, det burde ha 2 varmekilder som har forskjellige temperaturer. Denne erklæringen kalles prinsippet i Carno. . Og syklusen til varmemaskinen, skapt av forskeren, ble kalt croan Cycle. .

Carno kom opp med den perfekte varmemaskinen som kunne utføre maksimal mulig arbeid På grunn av varmen som følger med den.

Varmemaskinen beskrevet av Carno består av en varmeapparat som har en temperatur T N. , arbeidslegeme og kjøleskap med temperatur T. H. .

Carno-syklusen er en sirkulær reversibel prosess og inkluderer 4 trinn - 2 isotermisk og 2 adiabatisk.

Den første fasen a → b isotermisk. Den passerer ved den samme temperaturen på varmeren og arbeidsfluidet. T N. . Under kontakt, mengden varme Q. H. Den overføres fra varmeren til den arbeidende fluorescence (gass i sylinderen). Gass er irrmerende å utvide og utføre mekanisk arbeid.

For at prosessen skal være syklisk (kontinuerlig), må gass returneres til de opprinnelige parametrene.

I den andre fasen av syklusen b → i arbeidslegemet og varmeren er skilt. Gass fortsetter å ekspandere adiabatisk, uten å utveksle varme med miljøet. I dette tilfellet reduseres temperaturen til kjøleskapets temperatur. T. H. Og han fortsetter å jobbe.

I tredje fase i → g, arbeidsfluid, med en temperatur T. H. er i kontakt med kjøleskapet. Under virkningen av ekstern styrke er den isotermisk komprimert og gir varmen av størrelsen Q H. Kjøleskap. Arbeidet utføres over det.

I fjerde fase av R → og arbeidslegemet er koblet fra kjøleskapet. Under virkningen av ekstern styrke, blir den adiabatisk komprimert. Arbeidet utføres over det. Temperaturen blir lik temperaturen på varmeren T N. .

Arbeidsgiveren vender tilbake til den opprinnelige tilstanden. Den sirkulære prosessen slutter. Den nye syklusen begynner.

Effektiviteten til kroppsmaskinen som opererer på Carno-syklusen er:

Effektiviteten til en slik maskin er ikke avhengig av enheten. Det avhenger bare av forskjellen i temperaturene i varmeren og kjøleskapet. Og hvis temperaturen på kjøleskapet er lik den absolutte , vil effektiviteten være 100%. Så langt kunne ingen komme opp med noe bedre.

Dessverre er det i praksis umulig å bygge en slik bil. Real reversible termodynamiske prosesser kan bare nærme seg ideell med en grad av nøyaktighet. I tillegg vil termiske tap alltid være i den ekte varme maskinen. Derfor vil effektiviteten være lavere enn effektiviteten til den ideelle termiske motoren som opererer på Carno-syklusen.

Basert på Carno-syklusen er ulike tekniske enheter bygget.

Hvis Carno-syklusen er tvert imot, vil kjølemaskinen være. Tross alt, vil arbeidslegemet først ta varmen fra kjøleskapet, og deretter bli en varme som brukes på å skape en syklus, og gi den varmevarmeren. Et slikt prinsipp arbeid kjøleskap.

Bak-syklusen til Carno ligger også i hjertet av varmepumper. Slike pumper overfører energi fra lavtemperaturkilder til forbrukeren med høyere temperatur. Men, i motsetning til kjøleskapet, hvor den valgte varmen utkastes på miljøet, blir det i varmepumpen overført til forbrukeren.

Grunnlaget for termodynamikk utgjør de grunnleggende lovene i naturen, formulert på grunnlag av generalisering av resultatene fra mange erfarne forskning og funn. Fra disse lovene vedtatt for aksiomer; Den logiske måten mottok alle de viktigste konsekvensene knyttet til ulike termodynamiske systemer som refereres til som en L og M og eller termodynamikken.

1.2.1. Den første loven om termodynamikk

Absolutt i sin essens, en av de vanligste lovene i naturen - loven om bevaring og svingenergi. Ifølge denne loven forblir energien til et lukket system i noen prosesser i systemet uendret. Samtidig kan energien bare slå fra en form til en annen.

Først Loven om termodynamikk er et spesielt tilfelle av denne universelle loven og representerer søknaden til prosesser i termodynamiske systemer. Den etablerer muligheten for å konvertere ulike former for energi til hverandre og bestemmer hvor kvantitative relasjoner disse gjensidige transformasjonene utføres.

Endringen i energien til et vilkårlig uisolert system kan forekomme generelt bare på grunn av to former for energibytte - varme og arbeid:

∆E. = Q. – L. , (1.12)

hvor δ. E. - Endring i systemets energi;

Q. - Varme levert til systemet;

L. - Arbeid utført over systemet.

I henhold til ligning (1.12) er endringen i energien til det termodynamiske systemet mulig på grunn av den belagte varmen og arbeidet som utføres på systemet.

Ligning (1.12) er et generelt analytisk uttrykk for den første loven om termodynamikk. Uttrykke det gjennom systemstatusparametrene. Energi endring δ. E. vi kommer fra uttrykket (1.7):

∆E. = ∆ JEG. + m. ( ).

For et termodynamisk system, hvor forskjellen i kinetisk energi kan forsømmes, vil endringen i systemets energi være lik endringen i enthalpy, dvs. Δ. E. = ∆ JEG.. Deretter tar vi i betraktning uttrykk (1.11) og (1.12), med den første loven om termodynamikk i form av:

Q. = ∆JEG. + L. de (1.13)

Varmen som leveres til systemet, er å endre entalpien av systemet og utføre et system med teknisk arbeid.

Erstatt i ligning (1.13) endring av enthalpy δ JEG. Endring i intern energi d U. Og ved hjelp av uttrykket (1. 6), får vi:

Q. = ∆ U. + L utslett. (1.14)

Ligninger (1.13) og (1.14) er en integrert form for å registrere den første loven om termodynamikk.

Fra uttrykket (1.13) følger det at teknisk arbeid kan utføres av det termodynamiske systemet ved å redusere enhalpy og den oppvarmede varmen. Hvis prosessen er sirkulær, så δ JEG. \u003d 0, derfor, i faste maskiner (i dem, er prosessene for endring i den sirkulære tilstanden) for å oppnå teknisk arbeid med en forutsetning å oppsummere varme.

Lignende argumenter kan utføres ved ligning (1.14).

Det termodynamiske systemet kan bare utføre utvidelsen av ekspansjonen ved å redusere dens indre energi eller på grunn av den oppvarmede varmen. Hvis systemets indre energi ikke endres som følge av prosessen (for eksempel, endres temperaturen ikke i systemet), så går all varme oppnådd av miljøet fra miljøet til arbeid:

Q. = L. utslett.

Dette uttrykket tillater følgende formuleringer av den første loven om termodynamikk.

Med den uendrede indre energien i varmen og arbeidet er ekvivalent.

Den evigvarende motoren av den første typen er umulig.

Det ble antatt at den evigvarende motoren til den første typen bare skulle fungere på miljøet, ikke mottatt noe fra det.

Oppdaterte massesystemer har blitt vurdert. For analyse er det mer hensiktsmessig å bruke verdiene som er vist i massenheten av stoffet. Vi skriver ligninger (1.13) og (1.14) for 1 kg masse:

q. = ∆ jEG. + l. de ; (1.15)

q. = ∆ u. + l. løp (1.16)

Bruke uttrykk (1.9) og (1.11), skriv de oppnådde ligningene i differensialformen:

dq. = di. - vDP. (1.17)

dq.= du. + pDV. (1.18)

Ligninger (1,17) og (1,18) er en slags matematisk opptak av den første loven om termodynamikk i differensialform ..

Verdien av den første loven:

først danner det prinsippet om enheten av termiske kraftverk og systemer;

for det andre forklarer han den fysiske essensen av prosessene som oppstår i termiske maskiner;

for det tredje brukes den i beregningene av termodynamiske prosesser og lar deg anslå energibalansen på termiske maskiner.

1.2.2. Den andre loven om termodynamikk

Den første loven om termodynamikk, som er et bestemt tilfelle av loven om bevaring og konvertering av energi, mener bare sin kvantitative side, som består i det faktum at med en kjent forandring i systemets energi, forholdet mellom varme og arbeid er strengt definitivt. Denne loven etablerer ikke retninger og fullstendighet av overføring av energi mellom organer, bestemmer ikke vilkårene under hvilke varmeforvandlingen er mulig for å arbeide, skiller ikke mellom deres direkte og inverse transformasjoner. Hvis vi bare går fra den første loven om termodynamikk, er det med en gang at enhver tenkelig prosess som ikke motsetter loven om bevaring av energi, er det fundamentalt mulig og kan forekomme i naturen. Svaret på de utstedte spørsmålene gir sekund Loven om termodynamikk, som representerer et sett med bestemmelser som oppsummerer de erfarne dataene på den kvalitative siden av bevaringsloven og setter energien.

Mangfoldet av særegenhetene i gjensidig transformasjon av varme og arbeid, samt ulike aspekter hvor disse transformasjonene vurderes, forklarer tilstedeværelsen av flere, faktisk ekvivalent, formuleringer av den andre loven om termodynamikk.

De viktigste bestemmelsene i denne loven ble uttrykt av den franske ingeniør S. Karno (1824). Carno kom til den konklusjonen at to varmekilder med forskjellige temperaturer trengs for å transformere varme til drift. Selve navnet på den "andre loven av termodynamikk" og historisk sin første ordlyd (1850) tilhører den tyske fysikken R. Clausius:

"Varmen kan bare bevege seg selv fra de varme kroppene til kulde; For omvendt overgang må du bruke arbeidet ",

Fra denne påstanden følger det at for overgangen av varme fra kroppen med en mindre temperatur i kroppen med større temperatur, er det nødvendig å levere en energi fra en ekstern kilde i hvilken som helst form, for eksempel i form av arbeid. I motsetning til dette fortsetter varmen fra kroppen med en større temperatur spontant, uten kostnadene for noen typer energi, til organer med mindre temperatur. Dette betyr spesielt at varmeveksling med den endelige temperaturforskjellen er en strengt ensidig, irreversibel prosess, og den er rettet mot kroppene med en mindre temperatur.

Den andre loven om termodynamikk understreker teorien om termiske motorer. Den termiske motoren er en kontinuerlig aktiv anordning, resultatet er transformasjonen av varme i drift. Så, for å skape en termisk motor, som kontinuerlig produserer arbeid, er det først og fremst å ha en kropp som er energileverandøren i form av varme. La oss kalle ham og med t om h og k om m t e p l o t s .

Nødvendigvis tilstedeværelsen av en annen kropp som oppfatter fra den første

e.
nær form av varme, men gir det i form av arbeid. Dette er den såkalte R og B om che e e t e l om. Dens rolle utfører ethvert elastisk medium (gass, damp). Varmeforsyningen og transformasjonen av den til arbeid er ledsaget av en endring i arbeidsfluidets tilstand. I fig. 1.6 La oss vise denne endringen i den betingede kurven i prosessen 1-A-2. Her endres statusparametrene og fremfor alt volumet av arbeidsfluidet, som fører til ekspansjonens ytelse. For kontinuerlig drift er det nødvendig med arbeidslegemer å gå tilbake til den opprinnelige tilstanden i henhold til 2-B-1-prosessen. På denne måten

Fig. 1.6 For kontinuerlig transformasjon av varme i drift, er det nødvendig å kontinuerlig utføre dette lukket for r på c e med s eller c og til l.

En sirkulær prosess, eller en syklus, kalles en kombinasjon av termodynamiske prosesser, som et resultat av implementeringen av hvilken arbeidslegemet går tilbake til sin opprinnelige tilstand.

For å lukke syklusen må du bruke litt energi, i dette tilfellet i form av kompresjon. Dette kompresjonsarbeidet skal kompenseres ved fjerning fra arbeidsfluidet som tilsvarer det med mengden varme. Derfor er det nødvendig en tredje kropp som oppfatter denne kompensasjonen. La oss kalle det t e p l o n e m og k omtrent m. Slik at varme mottakeren oppfattet litt varme, temperaturen skal være lavere enn temperaturen på varmekilden.

Som et resultat av 1-A-2-B-1-syklusen som er fremstilt på denne måten, vist i fig. 1.6, bare en del av varmen Q. 1, oppnådd av arbeidslegemet fra varmekilden, omdannes til arbeid, den andre delen av denne varmen Q. 2 er nødvendigvis gitt til varmebehandlingen.

Start av form

I den vurderte ordningen av en kontinuerlig aktiv termisk motor, er den samme arbeidslegemet konstant involvert i den sirkulære prosessen. I syklusene i ekte motorer blir arbeidsstoffet periodisk oppdatert, dvs. Erstatter et like antall "friske" stoffer. Fra et termodynamisk synspunkt kan erstatning av arbeidsstoffet betraktes som en sammenmontering av arbeidsfluidet i sin opprinnelige tilstand.

Slutten av form

Således, for kontinuerlig transformasjon av varme i drift, trenger vi: varmekilde; Arbeidsorgan og varmeovergang som har en lavere temperatur enn varmekilden. Fjernelsen av en del av varmen i varmen mottaker er en forutsetning for funksjonen av termiske motorer. Denne tilstanden er angitt i følgende formuleringer av den andre loven om termodynamikk:

"Det er umulig å bygge en periodisk driftsmaskin som ikke produserer noe annet, bortsett fra arbeidet og kjøling av varmekilden" (V. Thomson).

"Alle naturlige prosesser er en overgang fra mindre sannsynlig til mer sannsynlige stater" (L. Boltzman).

"Implementeringen av den evige motoren i den andre typen er umulig"

(V. OSWALD).

Ved den "evige" -motoren i den andre typen er det ment med en slik termisk motor som kan gjøre kontinuerlig drift, som har en varmekilde. Fra den andre loven om termodynamikk, følger det at det som er at dets omfanget av termisk energi ikke er systemet, med likestilling av temperaturen i systemets legemer, kan denne energien ikke konverteres til drift. Av denne grunn viste forsøkene på at tusenvis av oppfinnere av de "evige" motorene viste seg å være fruktløse for å utføre ekspansjonsarbeid.

Fordelingen av energien som er oppnådd fra varmekilden i termiske motorer, er skjematisk vist på fig. 1,7. Nyttig arbeid utført med 1 kg arbeidsmasse per syklus, lik forskjellen i utvidelsesarbeid l. Rasha og komprimering l. Szh, dvs.

l. c. = l. utslett - l. szh. (1.19)

Kvantitativ forbindelse mellom varme og arbeid for 1 kg arbeidsfluid i ekspansjonsprosessene 1-A-2 og kompresjon 2-B-1

(Se figur 1.6) på grunnlag av den første loven om termodynamikk ved å installere ligninger:

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

hvor Q1 er mengden varme som tilføres til 1 kg av arbeidsfluidet fra varmekilden;

q 2 - mengden varme som er tildelt fra

1 kg arbeidsfluid til varmebehandling;

ΔU 1- A -2 og ΔU 2-B-1 - endring i

iT-energiene er 1 kg arbeidsfluid i prosessorrisen. 1,7.

1-A-2 og 2-B-1, henholdsvis.

Senk den andre ligningen fra den første og få:

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

Siden arbeidsfluidet returnerer til sin opprinnelige tilstand, vil endringen i den interne energien per syklus være , dvs. ΔU 1-A-2-B-1 \u003d 0. Som et resultat, med hensyn til uttrykket (1.19), får vi:

l. C. = q. 1 – q. 2 (1.20)

Fra (1.20) følger det først og fremst driften av syklusen bare ved varme, og for det andre er driften av syklusen lik varmen, underordnet varmekilden, minus varmen som frigjøres til varmen behandling.

Andelen nyttig varme som brukes er estimert av T e r m og C e c k og M.

Effektiviteten i syklusen, som er betegnet η t.

Under termisk effektivitet, forholdet mellom varme, konvertere

baderom i den nyttige driften av syklusen, til all den oppvarmede varmen:

η t. =
eller η t. = 1 - . (1.21)

Fra disse uttrykkene følger det at jo mindre varmen overføres til varmebehandlingen, desto større er verdien η t. Dette betyr at det er en mer fullstendig transformasjon av varme i drift.

På grunn av behovet for å overføre en del av energien i form av varme til en varmebehandling med termisk effektivitet i enhver syklus, kan ikke være lik en.

Således etablerer den andre loven om termodynamikk fullstendigheten av transformasjonen av varme til drift.

I tillegg indikerer det en kvalitativ forskjell mellom varme og arbeid. Hvis arbeidet kan omdannes helt til varme, vil varmen aldri bli forvandlet helt til arbeid.

En unik vitenskapelig prestasjon var uttrykket for denne kvalitative forskjellen i kvantitativ verdi - e n t r o p og e .

1.2.3. Entropi. Matematisk uttrykk for den andre loven

termodynamikk.

“Entropi."Oversatt fra gresk betyr" sving "eller" transformasjon ". I begynnelsen ble konseptet med entropi introdusert i vitenskap formelt. R. Clausius (1854) viste at det er en viss funksjon for det termodynamiske systemet S. hvis økning bestemmes av uttrykket

(1.22)

Han kalte denne funksjonen entropi. Senere, når man vurderer et stort antall oppgaver, ble det fysiske innholdet i entropi avslørt.

Siden entropi ikke er mottagelig for en enkel intuitiv representasjon, vil vi forsøke å klargjøre sin mening ved å sammenligne med lignende mengder som er mer tilgjengelige for vår forståelse. Vi skriver uttrykket for utvidelsen i differensialform:

dL. utslett = s dV..

Her press s er verdien nødvendig men ikke nokÅ jobbe. Endring av volumet vil føre til utvidelse. Volumet i den oppgitte ligningen utfører eiendommen tilstrekkeligparameter. Det er således mulig å dømme at ekspansjonsarbeidet eller kompresjonen kun er mulig ved volumendringer.

Skriv nå uttrykket (1.22) i skjemaet:

dq. = T. ds..

Her er temperaturen størrelsen nødvendigmen fortsatt ne. tilstrekkeligfor å snakke om hvorvidt varmen leveres til systemet, eller det er tildelt det. I den adiabatiske prosessen utveksler systemet ikke varme med miljøet, og temperaturen varierer vesentlig. En parameter forblir som må ha en eiendom tilstrekkeligOg denne parameteren er entropi. Bare på endringen i entropi kan dømmes på varmevekslingssystemet med miljøet. Herfra

Entropi er en kalori parameter av tilstanden av termodynamikk

system som karakteriserer retningen for prosessflyt

varmeveksling mellom systemet og det ytre miljøet.

Det kan sies at entropi er den eneste fysiske verdien, endringen der i prosessen unikt indikerer tilstedeværelsen av energibytte i form av varme.

Uttrykket (1.22) etablerer både høy kvalitet og kvantitativ kommunikasjon mellom varme og entropi: Hvis entropi av kroppen eller systemet endres, endres energien i form av varme i samme tilfelle; Hvis entropi er uendret, fortsetter prosessen uten energiutveksling i form av varme. Likestilling (1.22) er et analytisk uttrykk for den andre loven om termodynamikk for en elementær likevektsprosess.

Uttrykket (1.22) gjør det mulig å etablere en entropi-enhet som er lik J / K.

Den absolutte verdien av entropi er fastlagt opp til en viss konstant S. 0 . Numerisk verdi av konstant S. 0 Basert på den første og andre lovene i termodynamikk, kan det ikke bestemmes. Dette pålegger imidlertid ikke restriksjoner på bruk av entropi i beregningene. I praksis, som regel, er interessen ikke den absolutte verdien av entropi, men den forandringen som den numeriske verdien av konstant S. 0 Spesiell rolle spiller ikke. Derfor er det ofte mulig å gi en vilkårlig verdi for den betingede adopterte, såkalte med kroppens tilstand. Hvis dette er en standard tilstand for å vurdere den første og attributtet til den verdien av entropi S. 0 , så å beregne entropi i en stat men Det vil være et uttrykk:

Verdien av entropi er betegnet av s. = S. / m. c Enhet målinger av j / (kg × k).

Ekspresjon (1.22), registrert gjennom de oppgitte verdiene, vil se på:

. (1.23)

Entropi, som er en kalorisk parameter, har en rekke eiendommer.

1. Entropi er en unambiguous systemstatusfunksjon.

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

.

3. For reversible og irreversible prosesser i termodynamisk SIS

temaendring i entropi bestemmes av ligningen:

, (1.24)

i hvilken likestillingsskiltet gjelder reversible prosesser, et tegn på isolatet - til irreversibelt.

Fra uttrykk (1.24) følger det at entropi av et isolert system kan forbli uendret eller øker, men ikke å synke.

1.2.4. Ecergia.

Innføringen av konseptet 'Entropy' gir deg muligheten til å kvantifisere den kvalitative forskjellen mellom varmen og arbeidet. For et system som veier 1 kg, får vi ligninger som kombinerer de analytiske uttrykkene for den første og andre lovene i termodynamikk. Så, fra uttrykk (1.23) og (1.19) følger:

ds. =
. (1.25)

Av likhetene (1.23) og (1.18) vi får:

ds. =
. (1.26)

Ligninger i form (1,25) og (1,26) refererer til t e r m o d og n og m og i- m og t o g d e s t i og m og. Med deres hjelp etablerer termodynamikken en rekke funksjoner i systemer, koblingene mellom fysiske mengder i prosessene er helt avslørt.

Ved hjelp av ligning (1.25), sett den høyest mulige mengden teknisk arbeid som dette termodynamiske systemet kan utføre i en gitt innledende tilstand dersom alle prosessene som utføres av systemet, er reversible og utført til den endelige tilstanden likevekt med miljøet.

I termodynamikk kalles maksimalt mulig teknisk arbeid av systemet E K S E R og E .

Betegne treningssystemet gjennom E. x. . For enheten av Exargi i Si adopterte Joule. Dens verdi (e. x. \u003d E. x. / m.) Den har en måleenhet av J / kg.

I et lukket termodynamisk system ved konvertering av varme til arbeid på en Carno-syklus, kan du ta e. x. = l. c. . Da, når du gråter varme fra en kilde med en temperatur T. 1 til miljøet med en temperatur T. 0 har rett til å skrive ned e. x. = q.· T \u003d. q. (1 - ). Vi definerer forholdene under hvilke disse transformasjonene vil gi høyest mulig arbeid i andre sykluser.

La den opprinnelige tilstanden til systemet preget av et punkt men, Fig.1.8. I forbindelse med miljøet er tilstanden fra utpressingen forpliktet til et likevekt, angitt punkt om.Prosess a-O. Ikke annet enn overgangen av systemet fra den første til likevektstilstanden. Vi vil huske på at omgivelsestemperaturen er til tross for samspillet med systemet, forblir konstant og lik 0. Bruke ligningen av den første loven om termodynamikk i skjemaet (1,15) og fig. 1.8.

og erstatte det tekniske arbeidet med Exargi, vi får:

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

Endringen i enthalpy er ikke avhengig av arten av prosessen. Derfor, hvis den første og endelige statusen til systemet er kjent, kan du alltid bestemme forskjellen mellom Enthalpy. Mengden varme er en funksjonsprosess a-O. . For å bestemme q. eN. - o. Vi bruker den andre loven om termodynamikk. Åpenbart, mengden varme oppnådd av miljøet q. jfr lik mengden varme som overføres av mediumsystemet, q. a-O. .

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

Mengden varme q. eN. - o. i forhold til området under kurven til prosessen (fig.1.8, pl. s. o. - o.- eN.- s. eN.). Miljøet oppfatter varme i en isotermisk prosess når T. = T. o. . Den opprinnelige tilstanden i denne prosessen er preget av et punkt omog en fint (punkt om ′ ) Må være en slik pl. s. o. - o.- o. " - s. o. / Ifølge (1.28) var det lik pl. s. o. - o.- eN.- s. eN. .

Siden i henhold til den andre loven om termodynamikk

dq. jfr = T. o. ds. jfr ,

så etter integrasjonen av dette uttrykket fra staten om til staten men vil ha:

q. cP. \u003d T. 0 (S. 0" -S. eN. ) \u003d T. 0 (S. eN. -S. 0 ) + T. 0 (S. 0 ′ - S. eN. ). (1.29)

Deretter tar uttrykket (1.27) uttrykket (1,28):

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 rekke viktige konklusjoner:

1. I systemet med reversible prosesser er trening større enn i samme system med irreversible prosesser, fordi T. 0 (s. 0/ - s. eN. ) ≥ 0.

2. Jo større den første entropi av systemet s. eN. , jo mindre arbeidet kan det gjøres med den konstante forskjellen i enthalpy (jEG. eN. – jEG. 0 ). Følgelig karakteriserer entropi systemets energi.

- Det vinner betingelsene som er nødvendige for gjensidig transformasjon av slike former for energibytte som varme og arbeid;

- etablerer fullstendigheten av transformasjonen av varme i drift.

1.2.5 Konseptet med den tredje loven om termodynamikk

Ved studering av egenskapene til forskjellige stoffer under betingelser med lave temperaturer nær absolutt null (T. \u003d 0), et viktig mønster detekteres i oppførselen til ekte kropper: I regionen av absolutt null er det ikke en entropi i kroppen i en hvilken som helst likevektstilstand ikke avhengig av temperatur, volum og andre parametere som karakteriserer kroppens tilstand.

Dette resultatet, som er en generalisering av en rekke erfarne data og vekker ikke ut direkte fra de første eller andre lovene i termodynamikk, er innholdet thermal theorem of Nernst.

Fra teoremet følger det at i en hvilken som helst tilstand - flytende eller faststoff, i form av en ren substans eller kjemisk forbindelse, var det et stoff, dets entropi ved T → 0 har samme verdi. Konstansen av entropi på T → 0 betyr at i regionen av absolutt null DQ alltid null. Derfor er det umulig å oppnå en absolutt null ved fjerning av varme fra kroppen, siden på t → 0 hver av kroppene ved enhver prosess for endring av staten beholder den konstante verdien av entropi, dvs. Det opphører å gi miljøets varme.

V. Nernst, ved hjelp av en kvanteteori M. Planck, konkluderte med at Lim ΔS t → 0 \u003d 0. (1.31)

Derfor formuleringen av den tredje loven om termodynamikk.

Ved den absolutte null temperaturen appellerer entropi av alle stoffer i likevektstaten, uavhengig av trykk, tetthet og faser, til null.

Analytisk uttrykk for den tredje loven om termodynamikk er likestilling (1,31).

Irreversible. kalt fysisk prosesssom kan spontant lekke bare i en bestemt retning.

I motsatt retning kan slike prosesser bare fortsette som en av koblingene til en mer kompleks prosess.

Irreversible er nesten alle prosesser som forekommer i naturen. Dette skyldes det faktum at i en hvilken som helst reell prosess er en del av energien forsvunnet på grunn av stråling, friksjon, etc. for eksempel varme, som du vet, alltid beveger seg fra en varmere kropp til en kjøler - dette er den mest typiske Eksempel på en irreversibel prosess (selv om reversovergangen ikke motsier seg loven om bevaring av energi).

Også hengende på lystråden, vil ballen (pendulumet) aldri spontant øke am-platene til hans oscillasjoner, tvert imot, en i bevegelsen av en fremmed kraft, vil det definitivt stoppe som følge av motstanden til luft og friksjon av tråden om suspensjonen. Således passerer den mekaniske energien som rapporteres av pendelen inn i den indre energien til den kaotiske bevegelsen av molekyler (luft, suspensjonsmateriale).

Matematisk irreversibilitet av mekaniske prosesser uttrykkes i det faktum at ligningen av bevegelse av makroskopiske legemer endrer seg med en endring i tidsskiltet: de er ikke invariant når de erstatter t. på - t.. I dette tilfellet endrer akselerasjon og kraft avhengig av avstander ikke sine tegn. Tegn når du bytter ut t. på - t. Endringer i fart. Følgelig endrer tegnet kraften avhengig av hastigheten, friksjonskraften. Det er derfor når man lager arbeid av friksjonskrefter, beveger kroppens kinetiske energi irreversibelt inn i det indre.

Retningen for prosesser i naturen indikerer den andre loven om termodynamikk.

Den andre loven om termodynamikk.

Den andre loven om termodynamikk - En av de grunnleggende lovene i termodynamikk, etablering av irreversibiliteten av ekte termodynamiske prosesser.

Den andre loven om termodynamikk ble formulert som loven til N. L. S. Carno i 1824, deretter W. Thomson (Kelvin) i 1841 og R. Clausius i 1850. Formuleringen av loven er forskjellig, men tilsvarende.

Tysk forsker R. Clausius formulerte loven som dette: det er umulig å oversette varme fra et kaldere system til mer varmt i fravær av andre samtidige endringer i begge systemer eller omgivende organer.Dette betyr at varmen ikke kan spontant gå fra en kaldere kropp til mer varmt. clausius-prinsippet).

I henhold til formuleringen av Thomson, er prosessen der arbeidet blir varme uten andre endringer i systemets tilstand, irreversibel, det vil si at det er umulig å forvandle all varmen tatt fra kroppen, uten å produsere andre endringer i tilstand av systemet ( thomson-prinsippet).

Fysisk kjemi: Abstrakte forelesninger Berezovchuk og i

5. prosesser. Den andre loven om termodynamikk

Den andre loven om termodynamikk, i motsetning til den første loven om termodynamikk, studerer alle prosessene som går i naturen, og disse prosessene kan klassifiseres som følger.

Prosesser er spontan, ikke-velstående, likevekt, ikke-romn

Spontane prosesser er delt inn i reversibleog irreversibel.Den andre loven om termodynamikk kalles loven om prosessen med prosessen i et isolert system (veksten av S). Ordet "entropi" ble opprettet i 1865 R. Yu. E. Clausius - "Tropez" fra gresk betyr transformasjon. I 1909 professor P. AERBACH. kalt dronningen av alle funksjoner indre energimen S. – skyggeav denne dronningen. Entropi.- Målet for det uforglemmelige systemet.

Reversible og irreversible prosesser

Irreversible prosessergå uten arbeidskostnader, spontant fortsetter bare i en retning, disse er slike endringer i systemet i et isolert system når egenskapene til hele systemet endres når man behandles. Disse inkluderer:

1) termisk ledningsevne ved den endelige temperaturforskjellen;

2) Utvidelse av gass ved en endelig trykkforskjell;

3) Diffusjon ved den endelige konsentrasjonsforskjellen.

Reversible prosesseri et isolert system kalles slike prosesser som kan reverseres uten endringer i egenskapene til dette systemet.

Reversibel:mekaniske prosesser i systemet der det ikke er friksjon (perfekt væske, bevegelsen, de ikke-overveldende oscillasjonene i pendulen i vakuum, de uheldige elektromagnetiske oscillasjonene og forplantningen av elektromagnetiske bølger der det ikke er noen absorpsjon) som kan returneres til opprinnelige tilstand.

Spontan- Prosessene som går selv, de blir ikke brukt på dem, de selv kan produsere det (bevegelsen av steiner i fjellet, na beveger seg langs overflaten med høy hastighet, da hydrogen er valgt.).

Ikke-prospektør

Likevekt er delt med bærekraftig, ustabilog likegyldig.

1. Postulatet til Clausius - kan ikke være overgangen av varmen fra de mindre oppvarmede til den mer oppvarmede kroppen.

2. Tomsons postulat - Varmen til den kaldeste kroppen kan ikke tjene som en kilde til arbeid.

Carno Theorem - Clausius:alle reversible biler som utfører en Carno-syklus som involverer samme varmeapparat og det samme kjøleskapet har samme effektivitet, uavhengig av arbeidslegemets slekt.

Q 1 / t 1 -

Q 2 / t 2 -

Q 1 / t 1 \u003d q 2 / t 2 -

Dette er den fjerde ligningen av den andre loven om termodynamikk hvis prosessen er stengt, da

Med en irreversibel prosess:

Dette er den sjette ligningen i den andre loven om termodynamikk, eller Clausius-ligningen, for reversibel prosess er , for en irreversibel prosess er det mindre enn 0, men noen ganger kan det være større enn 0.

S.

S \u003d K.ln. W.

Handling, revers logaritme - potensiering:

Den første loven om termodynamikk bestemmes av konstansen av funksjonen U.i et isolert system. Finn en funksjon som uttrykker innholdet i den andre loven, nemlig den ensidige orienteringen av prosessene som oppstår i et isolert system. Endringen i den ønskede funksjonen skal ha for alle ekte, dvs. irreversible prosesser som forekommer i isolerte systemer, det samme tegnet. Den andre loven om termodynamikk i vedlegget til ikke-statlige irreversible prosesser bør uttrykkes ulikhet. Husk Carno-syklusen. Siden noen syklus kan erstattes av et uendelig stort antall uendelig små Carno-sykluser, så uttrykket:

rettferdig for enhver reversibel syklus. Vurderer på hvert elementært område av varmeveksling T.\u003d Const, vi finner det:

og for hele syklusen

Energi helmholtz isoklor-isotermisk potensial

F \u003d u-ts

Mengde ( V-ts.) er systemets eiendom; det kalles energi helmholz.. Ble introdusert Helmholz. i 1882.

dF \u003d DU - TDS - SDT,

U \u003d f + ts,

dF \u003d TDS - PDV - SDT,

F -full differensial.

Økt volum fører til at isokoreanske isotermiske potensialet reduseres ("minus" som står før R).Økt temperatur fører til F.reduseres.

?MEN lik > ?MEN ulik

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 lik = – ?F -

den fysiske betydningen av isoklor-isotermisk potensial.

Eliminering av isoklor-isotermisk potensial er lik den maksimale operasjonen som produseres av systemet i denne prosessen; F -kriteriet for direktiviteten til den spontane prosessen i isolert system. For spontan prosess: Av t G.< 0.

For ikke-promotor prosess :? F t, v\u003e 0. For likevektsprosessen :? F t, v= 0.

?F v, t? 0.

Isochorean-isotermisk potensial i spontane prosesser reduseres, og når den når sin minimumsverdi, oppstår likevektstaten (figur 4).

Fig. fire

2 - ikke-salgsfremmende prosess;

3 - likevektsprosessen.

Isobarisk isotermisk potensial.

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 (V 2 - 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.

Operasjonen av isobaro-isotermisk prosess er lik reduksjonen av isobaro-isotermisk potensial - den fysiske betydningen av denne funksjonen;

2) Funksjonen er en full differensial, en-verdsatt, 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,

Temperaturøkningen fører til at det isobariske isotermiske potensialet er redusert, siden før S.det er et "minus" tegn. Økt trykk fører til at det isobaro-isotermiske potensialet øker, siden før V.det er et tegn "pluss";

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

For spontan prosess: (? G.) P, T.< 0. Для несамопроизвольного процесса: (?G.) P, T.\u003e 0. For likevektsprosessen: (?G) p, t \u003d 0

?G (p, t)? 0.

Isobaro-isotermisk potensial i spontane prosesser reduseres, og når det når dets minimum, oppstår tilstanden av likevekt.

Fig. fem

hvor 1 er den spontane prosessen;

2 - likevektsprosessen;

3 - Ikke-salgsfremmende prosess.

Jobber på bekostning? U.og? H..

Motvirke faktorer.Enthalpy-faktoren karakteriserer styrken til attraksjonen av molekyler. Entropifaktoren karakteriserer ønsket om separasjon av molekyler.

Enthalpy - N.Indre 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 prosessen,

2 - Ikke-salgsfremmende prosess,

3 - likevektsprosessen

(Dh) p, t? 0,

(STØV? 0.

Gibbs - Helmholtz-ligninger - Maksimal arbeidsgivelser.

De tillater deg å etablere en sammenheng mellom det maksimale arbeidet i likevektsprosessen og varmen i ikke-likevektsprosessen

helmholts ligning (ligningsbindende funksjoner F.og G.

gIBBS-ligning (ligningsbindingsfunksjoner F.og G.med temperaturderivater).

Clausius-Klapairon-ligningen

Det lar deg bruke den andre loven om termodynamikk til faseoverganger. Hvis du beregner prosessene der bare utvidelsen utføres, så endringen i den interne energien

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

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

G 1 \u003d g 2 -i likevektsforhold.

Anta at 1 mol av stoffet beveger seg fra den første fasen til den andre.

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

II Fase => dg 2 \u003d v 2 dp - s 2 dt,i likevekt dg 2 - dg 1 \u003d0

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

det er ingen betinget likevekt,

hvor dp / dt -temperaturtrykkskoeffisient,

hvor ? FP er varmen i faseovergangen.

clausius-Klapairon-ligning, differensiell form av ligningen.

Ligningen etablerer forholdet mellom varmen i faseovergang, trykk, temperatur og endring av molarvolum.

den empiriske formen av Clausius-Klapairon-ligningen.

Fig. 7.

Fig. åtte

Clausius-Klapairon-ligningstudier Fasoverganger. Faseoverganger kan være i slekten og slekten.

Jeg snill - preget av likestilling av de isobariske potensialene og hopping endringer S.og V.

Slekten er preget av likestilling av de isobariske potensialene, likestilling av entropi og likestilling av molarvolumer.

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

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

Den algebraiske summen av den oppvarmede varmen for enhver reversibel sirkulær prosess er null.

Denne integraten er differensialet av statens entydige funksjon. Denne nye funksjonen ble introdusert Clausius. i 1865 og navngitt entropi - S.(fra gresk. "Transformation").

Ethvert system i en annen tilstand har en fullstendig definert og eneste verdi av entropi, like bestemt og eneste betydning P, V, Tog andre egenskaper.

Så, entropi uttrykkes av ligningen:

hvor S -dette er funksjonen til stater hvis forandring dSV.reversibel isotermisk prosess av overgangen av varmen i mengden Q.lik varmen i prosessen.

Med uavhengige variabler U.(intern energi) kan merkes U. Vn I. V.(volum), eller R.(trykk) og N.(Enthalpy). Entropi er en karakteristisk funksjon. Karakteristiske funksjoner - Systemstatusfunksjoner, som hver, når de bruker derivatene, gjør det mulig å uttrykke andre termodynamiske egenskaper i systemet i eksplisitt. Vi vil minne om, i den kjemiske termodynamikken til sine fem:

1) isobaro-isotermisk potensial (GIBBS Energy) med uavhengige variabler T, R.og antall mol av hver av komponentene og.;

2) Isokloro-isotermisk potensial (Helmholtz Energy) med uavhengige variabler T, v, n i;

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

4) Enthalpy med uavhengige variabler: S, p, p i;

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

I isolerte systemer (U.og V \u003d.const) med irreversible prosesser, øker ettropsystemet, dS\u003e0; Med reversible - endres ikke, ds \u003d.0.

Kommunikasjons entropi med andre termodynamiske parametere

For å løse en bestemt oppgave som er knyttet til bruk av entropi, er det nødvendig å etablere forholdet mellom IT og andre termodynamiske parametere. Ligningen ds \u003d.?Q / T.i kombinasjon med? Q \u003d du + pdvog? Q \u003d DH - VDPgir ligninger:

du \u003d TDS - PDV,

dH \u003d TDS + VDP.

Gjenopprette ligningen:

i forhold til funksjonell avhengighet ? (T, V, S) \u003d0, vi får

Nå finner vi avhengighet av entropi på temperatur fra ligninger:

Dette er disse avhengighetene:

Disse to ligningene er de nesten viktigste spesielle tilfellene av det totale forholdet:

TDS \u003d CDT.

Ved hjelp av forskjellige avhengigheter kan du utlede andre ligninger som binder de termodynamiske parametrene.

Spontan- prosessene som går selv, de bruker ikke arbeid, de selv kan produsere det (bevegelse av steiner i fjellet, natrium med høyhastighets bevegelser over overflaten, da hydrogen slippes ut), og kaliumet bokstavelig talt "hopper" på vann.

Ikke-prospektør- Prosesser som ikke kan gå alene, arbeidet blir brukt på dem.

Likevekt er delt inn i bærekraftig, ustabil og likegyldig.

Postulater av den andre loven om termodynamikk.

1. Postulatet til Clausius - "Det kan ikke være noen overgang av varme fra mindre oppvarmede til den mer oppvarmede kroppen."

2. Tomsons postulat - "Varmen til den kaldeste kroppen kan ikke tjene som en kilde til arbeid."

Caro-Clausius Theorem:"Alle reversible biler som utfører en syklus av Carno med deltakelsen av samme varmeapparat og det samme kjøleskapet har samme effektivitet, uavhengig av typen arbeidslegeme."

Analytiske uttrykk for den andre loven om termodynamikk.

1. Klassisk ligning av den andre loven om termodynamikk

hvor Q / t -redusert varme;

Q 1 / t 1 -den reduserte varmevarmeren;

Q 2 / t 2 -den reduserte varmen i kjøleskapet;

Q 1 / t 1 \u003d q 2 / t 2 -likestilling av varmen av varmeapparat og kjøleskapet. Dette er den andre likningen av termodynamikk.

Hvis vi deler AdiaBats til mange Carno-sykluser, så får vi

Dette er den tredje ligningen av den andre loven om termodynamikk for den uendelig små syklusen i Carno.

Hvis prosessen er finalen, så

Dette er den fjerde ligningen av den andre loven om termodynamikk

Hvis prosessen er stengt, så

Dette er den femte ligningen av den andre loven om termodynamikk for reversibel prosess.

Integrert på en lukket kontur - Clausius integral.

Med en irreversibel prosess:

den sjette ligningen av den andre loven om termodynamikk, eller Clausius-ligningen, for reversibel prosessen er , for en irreversibel prosess er det mindre enn 0, men noen ganger kan det være større enn 0.

dette er den syvende ligningen av den andre loven om termodynamikk. Den andre loven om termodynamikk - loven om vekst S.

S \u003d K.ln. W.

S \u003d K.ln. W -

dette er en boltzmann formel,

hvor S -entropi er graden av disordering system;

k-boltzmanns konstant;

W -termodynamisk sannsynlighet for et system av makro-stativ.

Termodynamisk sannsynlighet- Antallet av mikrostasser i dette systemet, som du kan implementere dette systemsystemet (P, T, V).

Hvis en W \u003d.1, T. S \u003d.0, ved en temperatur på absolutt null -273 ° C, stoppes alle typer bevegelser.

Termodynamisk sannsynlighet- Dette er antall måter at atomer og molekyler kan distribueres i volum.

Fra boken Medisinsk fysikk Forfatter Podcolzina Vera Aleksandrovna

25. Den andre begynnelsen av termodynamikken. Entropi Det er flere formuleringer av den andre loven om termodynamikk: selve varmen kan ikke bevege seg fra kroppen med en mindre temperatur til kroppen med en større temperatur (Clausius formulering), eller den evigvarige motoren er umulig

Fra bokens fysisk kjemi: Forelesningssammendrag av Berezovchuk og i

29. Fysiske prosesser i biologiske membraner En viktig del av cellen er biologiske membraner. De akkumulerer buret fra miljøet, beskytter det mot skadelige ytre påvirkninger, kontroller stoffskiftet mellom cellen og dets miljø, bidrar til

Fra boken den nyeste boken av fakta. Volum 3 [Fysikk, kjemi og teknologi. Historie og arkeologi. Miscellanea] Forfatter Kondrashov Anatoly Pavlovich.

3. Den første loven om termodynamikk. Kalori koeffisienter. Kommunikasjon mellom CP og CV-funksjoner av formuleringen av den første loven om termodynamikk.1. Den totale energiforsyningen i det isolerte systemet forblir konstant.2. Forskjellige energiformer går inn i hverandre i strengt ekvivalent

Fra boken Atomenergi til militære formål Forfatter Smith Henry Devolf.

2. Elektrodeprosesser Elektrodeprosesser - Fremgangsmåter relatert til ladningsoverføring over grensen mellom elektroden og løsningen. Katodiske prosesser er forbundet med gjenopprettelsen av molekyler eller ioner av reaktantstoffet, anodisk - med oksydasjon av det reagerende stoffet og

Fra boken kurset i fysikkens historie Forfatter Stepanovich Kudryavtsev Pavel

3. Katodiske og anodiske prosesser i galvanoteknikkene Hovedprosessene i galvanoteknikk er restaurering og nedgang. På KAT-utvinning hvor Kat er en katode. På en er en reduksjon hvor en er anode. Elektroliz H2O: Katodiske reaksjoner Den siste reaksjonen fortsetter over

Fra boken Laser historie Forfatter Bertolotti Mario.

4. Stokastiske prosesser og selvorganiserende systemer Stokastiske prosesser og selvorganiserende systemer er gjenstand for studie av elektrokjemiske synergetikere. Slike prosesser oppstår på alle områder: Overgangen fra Laminar til den turbulente prosessen,

Fra boken Evig motor - før og nå. Fra Utopia - til vitenskap, fra Science - til Utopia Forfatter Brodiance Victor Mikhailovich.

Forelesning nr. 15. Tredje termodynamisk lov Konseptet med kjemisk affinitet. Det er kjent at mange stoffer reagerer med hverandre enkelt og raskt, andre stoffer reagerer med vanskeligheter, og andre reagerer ikke. Basert på dette ble det antatt at det er mellom stoffer

Fra boken 4. Kinetics. Varme. Lyd Forfatter Feynman Richard Phillips.

Fra mekanikkens bok fra antikken til denne dagen Forfatter Grigorian Ashot Tigranovich.

Cascade og kombinerte prosesser 9.32. I alle statistiske metoder for separering av isotoper for å oppnå et stoff som inneholder 90% eller mer U-235 eller deuterium, er det nødvendig med mange påfølgende separasjonstrinn. Hvis strømmen beveger seg kontinuerlig fra ett trinn til

Fra forfatterens bok

Fremveksten og utviklingen av termodynamikk. Carno hvis i XVIII århundre. I fysikk (med unntak av mekanikk) domineres eksperimentet, så fysikere ble bestemt som en vitenskap "om alt som gjennom erfaringer kan være kjent", så i XIX-tallet. Bildet begynner å endres. Eksperimentell fysikk

Fra forfatterens bok

Den andre begynnelsen av termodynamikkens fremgang av varmteknikk stimulerte ikke bare åpningen av loven om bevaring og vende energi, men flyttet også fremover den teoretiske studien av termiske fenomener. De grunnleggende konseptene ble spesifisert, aksiomatikkene til varmen om varmen ble opprettet,

Fra forfatterens bok

Den andre solide statlige laser i september 1959, organiserte byen konferansen "Quantum Electronics - resonant fenomen", hvor, selv om laseren ennå ikke ble opprettet, var flertallet av uformelle diskusjoner konsentrert om lasere. Peter deltok i denne konferansen

Fra forfatterens bok

Kapittel tre. Ideen om PPM-2 og den andre loven om termodynamikk som ikke forstår prinsippene i all logisk fullstendighet og sekvens, ikke bare i Supbo-hodet, men også i tilfeller av tull. N. G.

Fra forfatterens bok

Fra forfatterens bok

Kapittel 45 Eksempler på termodynamikk § 1. Intern energi§ 2. Søknad§ 3. Clausius-ligning -Climon§ 1. Intern energi er nødvendig for å bruke termodynamikk for virksomheten, det viser seg at det er et svært vanskelig og komplekst emne. I denne boken er vi imidlertid ikke

Fra forfatterens bok

Ix. Mekanikk i Russland i andre halvdel av XIX-Early XX