Другі пачатак тэрмадынамікі

(Пасля перасылкі з Другі закон тэрмадынамікі)
Пачаткі
тэрмадынамікі:
Нулявы
Першы
Другі
Трэці

Другі пачатак тэрмадынамікі, ці другі закон тэрмадынамікі — палажэнне, якое ўстанаўлівае накіраванасць і ўмовы працякання ўсіх тэрмадынамічных працэсаў.

СутнасцьПравіць

У першым законе тэрмадынамікі сцвярджаецца, што цеплыня можа ператварацца ў работу, а работа ў цеплыню, аднак нічога не гаворыцца пра ўмовы, пры якіх магчыма такое ператварэнне, і зусім не асветлена пытанне пра скіраванасць тэрмадынамічнага працэсу.

Напрыклад, калі ёсць два целы, тэмпературы якіх розныя, то першаму закону тэрмадынамікі не супярэчыць пераход цеплыні ад халоднага цела да нагрэтага. У сапраўднасці такая сітуацыя не магчыма без задзейнічання дадатковай работы. Самаадвольнае ператварэнне, відавочна, ніякай дадатковай кампенсацыі не патрабуе. Гэта аснова аднаго з фундаметальных законаў Прыроды, які атрымаў назву другога пачатку тэрмадынамікі.

ФармулёўкіПравіць

 
Энтрапія сістэмы самаадвольна ўзрастае (імкнецца да найбольш імавернага стану), калі зняць унутраныя абмежаванні

У аснову фармулёвак другога пачатку тэрмадынамікі пакладзены пастулаты, г.зн. палажэнні, якія не патрабуюць доказаў і з'яўляюцца вынікам вопытаў. Найбольш вядомыя фармулёўкі:

Р. Клаўзіус (1822—1888):

  • Цеплыня не можа сама сабой пераходзіць ад халоднага цела да гарачага.

У. Томсан (лорд Кельвін) (1824—1907):

  • Цеплыню цела немагчыма ператварыць у работу толькі за кошт ахаладжэння гэтага цела.

В. Оствальд (1853—1932):

Л. Больцман (1844—1906):

  • Прырода імкнецца ад станаў менш імаверных да станаў больш імаверных.

С. Карно (1837—1894):

  • Для пераводу цеплыні ў работу неабходна наяўнасць, акрамя крыніцы цеплыні, ахаладжальніка больш нізкай тэмпературы, гэта значыць неабходны тэмпературны перепад. (гл. цыкл Карно).

Матэматычная мадэльПравіць

На практыцы, каб матэматычна разлічваць змены, што адбыліся ў тэрмадынамічным працэсе, ўводзяць паняцце энтрапіі, як меры незваротнасці працэсу (гл. асноўны артыкул энтрапія). Тады другі пачатак тэрмадынамікі прымае выгляд:

  •  

Для цыклаў запіс другога пачатку тэрмадынамікі носіць назву інтэграла Клаўзіуса і мае наступны выгляд:

  •  ,

Знак роўнасці ў першай і другой формулах адпавядае зваротным працэсам, знак няроўнасці — незваротным.

ВысновыПравіць

З аналізу другога пачатку тэрмадынамікі паўстаюць наступныя высновы:

  • Самаадвольныя (натуральныя) працэсы незваротныя.
  • Энергія ізаляванай сістэмы дэградуе (пераходзіць са стану з высокім патэнцыялам да стану з нізкім патэнцыялам энергавыкарыстання).
  • Энтрапія ізаляванай сістэмы імкнецца да максімума.

Апошняе выказванне ляжыць у аснове тэорыі аб цеплавой смерці Сусвету.

Тэорыя аб цеплавой смерці СусветуПравіць

Гл. асноўны артыкул Цеплавая смерць Сусвету

Упершыню выснову аб цеплавой смерці Сусвету выказаў яшчэ ў 1852 годзе У. Томпсан (Кельвін). Згодна гэтай тэорыі, якая грунтуецца на другім законе тэрмадынамікі, энтрапія Сусвету імкнецца да стану з максімумам (як і энтрапія любой ізаляванай сістэмы). На практыцы гэта значыць, што ўсе віды сусветнай энергіі пяройдуць у энергію цеплавога руху, якая будзе раўнамерна размеркавана па ўсім Сусвеце, пасля гэтага абсалютна ўсе тэрмадынамічные працэсы павінны закончыцца. Такі стан адпавядаў бы цеплавой смерці Сусвету.

Гл. таксамаПравіць

Зноскі

  1. Вечным рухавіком другога роду называюць машыну, якая б магла, быўшы аднойчы запушчанай, ператвараць у работу ўсю падведзеную да яе цеплыню, гэта значыць мець каэфіцыент карыснага дзеяння 100 працэнтаў.

ЛітаратураПравіць

  • Бурдаков В. П. Термодинамика — Москва: Дрофа, 2009., ч.1., 479 с.
  • Жилко В. В., Лавриненко А. В., Маркович Л. Г. Физика — Минск: Народная асвета, 2002, 382 с.