Главная > Разное > Курс термодинамики (Микрюков В.Е.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

1. Необратимые процессы

Для правильного понимания второго закона термодинамики необходимо рассмотреть необратимые процессы.

1. Невозможно сполна обратить процесс, при котором теплота возникнет благодаря трению.

Для возвращения системы в начальное состояние могут быть использованы любые технические средства (механические, химические, термические, электрические и т. д.). Слово «сполна» необходимо понимать так, что начальное состояние должно восстановиться не только в самой системе, но и во всех окружающих ее телах.

Рассмотренный нами выше пример о падении камня с высоты указывает, что нельзя осуществить такой процесс, который бы в точности восстановил во всей природе начальное состояние, т. е. чтобы камень поднялся на прежнюю высоту, отнимая от окружающих тел количество теплоты, эквивалентное его потенциальной энергии на высоте

3. Невозможно также обратить процесс расширения газа, который происходит без совершения внешней работы и притока теплоты извне.

Процесс расширения газа можно представить следующим образом. Предположим, что имеется цилиндр объемом 1/2, разделенный на две части. В одной части цилиндра (объемом находится газ, а во второй газа нет. За исключением дна, цилиндр изолирован от окружающей среды адиабатной оболочкой. В верхней его части помещается закрепленный поршень (рис. 7).

Рис. 7.

Поставим цилиндр на адиабатную подставку и откроем кран. Из объема газ будет расширяться без совершения внешней работы и притока теплоты извне. Когда процесс расширения газа закончится, наступает новое равновесное состояние системы.

Освободив поршень цилиндра и поставив на него груз, можно тем самым возвратить систему в начальное состояние. При этом газ будет сжиматься до прежнего объема и температура его повысится. Когда объем газа достигнет прежней величины снимем цилиндр с адиабатной оболочки и поставим его

при закрепленном поршне на теплоприемник, имеющий температуру газа в начальном состоянии. Газ на теплоприемнике остывает до температуры, которую он имел в начале процесса. Хотя газ оказался в прежнем состоянии, но в телах, окружающих систему, произошли изменения. Во-первых, теплоприемник получил от газа теплоту, и, кроме того, груз теперь находится ниже, чем до начала процесса. Отсюда следует, что расширение газа без совершения внешней работы и притока извне теплоты является процессом необратимым.

3. Переход теплоты при теплообмене между двумя телами, имеющими разные температуры, как показывает опыт, является также процессом необратимым. Известно, что теплота сама собой переходит только от тел с более высокой температурой к телам с более низкой температурой, но не наоборот. Все это и является основой второго закона термодинамики, который определяет направление протекающих в природе процессов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление