5. ВТОРОЙ ОСНОВНОЙ ЗАКОН
В соответствии с законом сохранения энергии создание перпетуум мобиле невозможно. С технической точки зрения этот закон можно было бы обойти, если бы сконструировать такую машину, потребность которой в энергии покрывалась бы только с помощью одного резервуара тепла. Наглядным примером может быть океанский пароход, получающий необходимую для привода своего двигателя энергию за счет тепла океана с его практически неограниченной энтальпией. Связанное с этим охлаждение океана даже в значительной мере возмещалось бы, так как мощность машины в основном должна возвратиться океану в виде теплоты трения. Такую машину называют перпетуум мобиле второго рода. Сущность второго основного закона состоит в том, что подобное изобретение объявляется невозможным. Он гласит — в наиболее четкой формулировке: «Невозможно сконструировать периодически работающую машину, для которой после совершения одного цикла изменения в окружающей среде состояли бы в том, что производилась бы работа и охлаждался бы только один резервуар тепла».
Слово «периодически» в данной формулировке имеет важное значение, если иметь в виду пример изотермического расширения идеального газа. При таком расширении, изотермичность которого обеспечивается термостатом, энергия газа не изменяется. Производимая газом работа количественно равна отнимаемому от термостата теплу.
Второй закон имеет ту особенность, что он не связан с какими-либо специфическими явлениями природы, которые обеспечивали бы его наглядность. Более того, ход рассуждений, относящихся ко второму закону, также весьма специфичен и характерен для данной области.
Обратимые процессы. Понятие обратимого процесса имеет для всего последующего изложения основополагающее значение. Для случая сжатия газа мы уже подробно обсудили выше понятие обратимости (§ 3, а). Оно строго выполнимо лишь при бесконечно медленном протекании процесса.
Так же обстоит дело и с подводом тепла. Для того чтобы тело могло воспринимать тепло от источника тепла, оно должно быть несколько холоднее, чем источник. Эту разность температур можно сделать сколь угодно малой, если перенос тепла осуществить в течение достаточно большого времени. Перенос тепла будет «обратимым» только тогда, когда он происходит между телами с равной температурой.
