Термодинамика - наука о тепловых явлениях

Работу, связанную с изменением количества вещества в системе (химическую работу), могут выделять из общего выражения  для работы в отдельное слагаемое.

3.3 Второе начало термодинамики

Второе начало термодинамики задаёт ограничения на направление процессов, которые могут происходить в термодинамических системах, и исключает возможность создания вечного двигателя второго рода. Фактически к этому результату пришёл уже Сади Карно в сочинении «О движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Однако Карно опирался на представления теории теплорода и не дал ясной формулировки второго начала термодинамики. Это было сделано в 1850—1851 годах независимо Клаузиусом и Кельвином. Имеется несколько различных, но в то же время эквивалентных формулировок этого закона.

Постулат Кельвина: «Невозможен  круговой процесс, единственным результатом  которого было бы производство работы за счёт охлаждения теплового резервуара». Такой круговой процесс называется процессом Томсона-Планка, и постулируется, что такой процесс невозможен.

Постулат Клаузиуса: «Теплота не может самопроизвольно переходить от тела менее нагретого к телу более нагретому». Процесс, при котором не происходит никаких других изменений, кроме передачи теплоты от холодного тела к горячему, называется процессом Клаузиуса. Постулат утверждает, что такой процесс невозможен. Теплота может переходить самопроизвольно только в одном направлении, от более нагретого тела к менее нагретому, и такой процесс является необратимым.

Приняв за постулат невозможность  процесса Томсона-Планка, можно доказать, что процесс Клаузиуса невозможен, и наоборот, из невозможности процесса Клаузиуса следует, что процесс Томсона-Планка также невозможен.

Следствие второго начала термодинамики, постулированного в указанных формулировках, позволяет ввести для термодинамических  систем ещё одну функцию термодинамического состояния S, названную энтропией, такую, что её полный дифференциал для квазистатических процессов записывается как dS=δQ/T. В совокупности с температурой и внутренней энергией, введёнными в нулевом и первом началах, энтропия составляет полный набор величин, необходимых для математического описания термодинамических процессов. Лишь две из упомянутых трёх величин, которыми термодинамика пополняет список используемых в физике переменных, являются независимыми.²

 

 

 

 

 

3.4. Третье начало термодинамики

Третье начало термодинамики или теорема Нернста утверждает, что энтропия любой равновесной системы по мере приближения температуры к абсолютному нулю перестает зависеть от каких-либо параметров состояния и стремится к определённому пределу^[24]. Фактически содержание теоремы Нернста включает в себя два положения. Первое из них постулирует существование предела энтропии при стремлении к абсолютному нулю. Численное значение этого предела принято полагать равным нулю, поэтому в литературе иногда говорят о том, что энтропия системы стремится к нулю при стремлении температуры к 0 К. Второе положение теоремы Нернста утверждает, что все процессы вблизи абсолютного нуля, переводящие систему из одного равновесного состояния в другое, происходят без изменения энтропии.

Нулевые значения температуры и  энтропии при абсолютном нуле приняты  как удобные соглашения для устранения неоднозначности в построении шкалы  для термодинамических величин. Нулевое значение температуры служит реперной точкой для построения термодинамической шкалы температур. Энтропия, обращающаяся в ноль при абсолютном нуле температуры, называется абсолютной энтропией. В справочниках термодинамических величин часто приводятся значения абсолютной энтропии при температуре 298,15 К, которые соответствуют увеличению энтропии при нагреве вещества от 0 К до 298,15 К.³

 

 

 

 

 

Заключение.

 

 

В связи с  тем, мы выяснили что непрерывное получение работы из теплоты возможно только при условии передачи части отбираемой от горячего источника теплоты холодному источнику, и следует выделять важную особенность тепловых процессов: механическую работу, электрическую работу, работу магнитных сил разрешается без остатка превратить в теплоту. Что же касается теплоты, то не только ее часть может превращена в периодически повторяющемся процессе в механическую и иные виды работ; другая ее доля непременно должна быть передана холодному источнику. Поэтому такой важнейшей особенностью тепловых процессов определяется то место, которое занимает процесс получения работы из теплоты любых других способов получения работы (преобретение электроэнергии за счет механической работы). При каждом из этих способов преобразования часть энергии должна расходоваться на неизбежный убыток, такие как трение, электросопротивление , магнитная вязкость и другое, переходя при этом в теплоту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Список литературы

1. Мякишев Г.Я, Синяков А.З. Молекулярная физика. Термодинамика.

2. Данилова В.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания: Учебное пособие. М., 2001;
3. http://ru.wikipedia.org/wiki

 

4. http://vestnik.udsu.ru/2005/2005-08/20_makarova.pdf
5. Яровский Б.М, Тихомирова С.А Учебник физики для общеобразовательных учреждений.
6. Сивухин Д.В. Общий курс физики.

   

¹ Сивухин Д.В. Общий курс физики.

² http://petuhoff.chat.ru/rbmk/09_td.htm

³ Мякишев Г.Я, Синяков А.З. Молекулярная физика.