Главная > Лекции по термодинамике
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 38. Изотермический процесс

Легко показать, что для изотермических процессов . Это можно, впрочем, вывести и из неравенства (§ 13), положив

Представим себе систему М, совершающую изотермический круговой процесс. Резервуар R пусть имеет ту же температуру, что и система. Чтобы сообщить или отнять у системы теплоту, не потребуется тогда никаких циклов Карно (см. § 13), ибо теплообмен можно осуществить попросту приведя в соприкосновение систему и резервуар. Мы утверждаем, что . В самом деле, если , то система получит от резервуара R за весь цикл некоторое количество теплоты; но поскольку, закончив цикл, система возвращается в начальное состояние, то эта теплота, очевидно, целиком превращена в работу, что противоречит принципу Кельвина. Отсюда заключаем, что .

При обратимом процессе знак исключается. Иными словами, при обратимом изотермическом круговом процессе алгебраическая сумма количеств теплоты, сообщенных системе, а следовательно, и работа системы равны нулю. Уже издавна известно, что невозможно осуществить вечный двигатель, т. е. машину, дающую работу без всякого воздействия извне. Теперь мы убедились, что невозможно осуществить и такое устройство, все части которого имели бы одинаковую температуру и которое производило бы работу за счет энергии, заимствованной у теплового резервуара той же самой температуры. Это положение выражают обычно словами: невозможно построить вечный двигатель второго рода.

Пользуясь только что доказанной теоремой, можно прийти к новому представлению о свободной энергии. Представим себе опять обратимый изотермический процесс с тепловым резервуаром R той же температуры, что и система. Резервуар этот находится в контакте с рассматриваемой системой. Раз работа для всякого обратимого изотермического цикла равна нулю, то и работа, произведенная при переходе системы из одного состояния в другое, не зависит от пути перехода. Это приводит нас к заключению, что в каждом своем состоянии А система обладает способностью произвести некоторое количество работы. Выбрав некоторое состояние N за нормальное, мы назовем работу, которую произведет система при переходе из А в N по обратимому изотермическому пути, свободной энергией системы в состоянии А. Такое определение сходно с определением внутренней энергии, но эти два определения нельзя смешивать друг с другом. Для этого достаточно вспомнить роль резервуара R. Работа, произведенная системой при переходе из А в N, не равна, вообще говоря, энергии, потерянной системой при этом переходе, так как работа эта производится, частью или целиком, за счет теплоты, заимствованной системой у резервуара.

Разница между внутренней и свободной энергией особенно бросается в глаза в случае идеального газа. Представим себе, что стенки сосуда, куда заключен идеальный газ, составляют часть теплового резервуара. Сосуд с газом пусть закрывается поршнем. Чем меньше его объем, тем большую работу может произвести газ при своем расширении, тем больше, значит, и его свободная энергия. С другой стороны, внутренняя энергия зависит только от температуры, а не от объема. Таким образом, при обратимом изотермическом расширении идеальный газ совершает работу целиком за счет теплоты, потерянной резервуаром.

Для системы вода-пар при уменьшении внутренней энергии свободная энергия даже возрастает, а при возрастании внутренней энергии — уменьшается. Действительно, при испарении воды свободная энергия уменьшается, ибо уменьшается способность производить работу, в то же время внутренняя энергия при испарении увеличивается.

1
Оглавление
email@scask.ru