Testarea online
A doua lege a termodinamicii
Prima lege a termodinamicii este una dintre cele mai generale și fundamentale legi ale naturii. Nu există nici un proces cunoscut în care să fie încălcat. Dacă orice proces este interzis de prima lege, atunci puteți fi sigur că acest proces nu se va întâmpla niciodată.
Dar prima lege nu explică în ce direcție au loc procesele. De exemplu, în toamna piatra, toată energia cinetică dispare atunci când lovirea sol, dar acest lucru crește energia internă a pietrei și a organelor din jur, astfel încât legea de conservare a energiei nu este încălcat. Dar prima lege a termodinamicii nu ar fi contrar procesul invers, în care piatra situată pe pământ va fi transferată din împrejurimi anumită cantitate de căldură, provocând piatra ar fi crescut la o anumită înălțime. Cu toate acestea, nimeni nu a văzut vreodată astfel de pietre sărituri spontane.
Break ouă și să facă o omletă nu este dificil de a recrea ouăle crude din omleta finit - este imposibil. Mirosul de parfum umple camera cu o sticlă deschisă - dar înapoi în flacon nu va colecta. Și motivul pentru aceasta ireversibilitatea proceselor care au loc în univers, se află în cea de a doua lege a termodinamicii, care, pentru toată simplitatea ei aparentă, este una dintre legile cele mai dificile și de multe ori greșit înțelese ale fizicii clasice.
Experiența arată că diferitele tipuri de energie nu sunt echivalente în ceea ce privește capacitatea de a se transforma în alte tipuri de energie.
A doua lege a termodinamicii are mai multe formulări. Formula lui Clausius: procesul de transfer de căldură de la un corp cu o temperatură mai mică la un corp cu o temperatură mai ridicată este imposibil.
Formularea lui Thomson: un proces este imposibil, rezultatul căruia ar fi performanța muncii în detrimentul căldurii, luată de la un anumit organism. Această formulare impune o restricție asupra transformării energiei interne în energie mecanică. Este imposibil să se construiască o mașină (mașină de mișcare perpetuă de a doua natură), care ar face munca numai datorită recepționării căldurii din mediul înconjurător.
Formula lui Boltzmann: entropia este un indicator al tulburării sistemului. Cu cât entropia este mai mare, cu atât este mai haotică mișcarea particulelor materiale care alcătuiesc sistemul. Să vedem cum funcționează, folosind exemplul de apă. În stare lichidă, apa este o structură destul de dezordonată, deoarece moleculele se mișcă în mod liber una față de cealaltă și orientarea spațială a acestora poate fi arbitrară. Un alt lucru este gheața - în care sunt comandate moleculele de apă, fiind incluse în grila de cristal. Formularea a doua termodinamicii Boltzmann, relativ vorbind, este că gheața sa topit și transformat în apă (proces însoțit de un grad de reducere a ordinii și entropie mai mare) în sine din apă să nu fie niciodată reînviat. Entropia nu poate scădea în sistemele închise - adică în sistemele care nu primesc energie externă. Sau, frigiderul nu funcționează dacă nu este conectat! Or, particulele, aflate într-o stare haotică dezordonată, nu revin la ordine în mod spontan.
Procese reversibile și ireversibile
Gazul se află într-un vas închis cu un piston. Scoateți pistonul. Acesta este un proces ireversibil, deoarece nu poate fi readus în starea opusă prin aceleași stări intermediare ale sistemului!
Pentru a extinde gazul într-o manieră reversibilă, este necesar să împingeți pistonul infinit încet. Presiunea gazului va fi aceeași pe întregul volum.
Procesele ireversibile sunt cele în care energia mecanică este transformată în energie internă în prezența fricțiunii. În absența fricțiunii, toate procesele mecanice ar fi reversibile.
Astfel, procesele reversibile de echilibru sunt o abstractizare din cauza fricțiunii existente și a transferului de căldură.
A doua lege a termodinamicii poate fi formulată fără a clarifica tipul de proces. În acest caz, formularea va fi echivalentă cu cele de mai sus: în apropierea fiecărei stări de echilibru a oricărui sistem termodinamic, există alte stări de echilibru care nu pot fi atinse de la primul adiabatic.
Principiul absenței adiabatice înseamnă că practic toate procesele reale apar cu schimbul de căldură: procesele adiabatice sunt o excepție rară. În apropierea fiecărei stări de echilibru există multe altele, tranziția la care necesită în mod necesar schimbul de căldură și doar câteva dintre ele pot fi obținute adiabatic.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: