ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принцип адиабатной недостижимости и второе начало для равновесных процессов. Энтропия и термодинамическая температура из "Термодинамика и статистическая физика " По второму (Началу термоди-намики в природе возможны процессы, в которых превращение теплоты в работу связано с компенсацией, и невозможны процессы, в которых такое превращение не сопровождается компенсацией. Это приводит к делению всех процессов в замкнутой системе на обратимые и необратимые. [c.44] Процесс перехода системы из состояния 1 в 2 называется обратимым, если возвращение этой системы в исходное состояние из 2 в 1 можно осуществить без каких бы то ни было изменений в окружающих внешних телах. Процесс же перехода системы из состояния 1 в 2 называется необратимым, если обратный переход системы из 2 в 1 нельзя осуществить без изменений в окружающих телах. Очевидно, что всякий квазистатический процесс является обратимым. Действительно, при квазистатичеоком процессе состояние системы в каждый момент полностью определяется внешними параметрами и температурой, поэтому при равновесных изменениях этих параметров в обратном порядке система также в обратном порядке пройдет все состояния и придет в начальное состояние, не вызвав никакого изменения в окружающих телах. [c.44] При процессах с трением, как мы отмечали, работа может быть без компенсации превращена в теплоту так как обратный переход системы из конечного состояния в начальное связан с переходом теплоты в работу, а это невозможно осуществить без изменения в окружающих телах, то, следовательно, процессы с трением необратимы. А так как всякий равновесный процесс обратим, то необратимый процесс с трением неравновесен . [c.44] Так как, по второму началу термодинамики (3.1), такой процесс невозможен, то, следовательно, состояние 1 адиабатно недостижимо из состояния 2. [c.46] Это неравенство указывает на отдачу системой за цикл количества теплоты 6Q за счет произведенной над ней работы. Такой круговой процесс не противоречит второму началу и, следовательно, возможен только при нестатическом адиабатном возвращении системы из состояния 2 в 1. Действительно, если бы процесс 2 — 1 был равновесным, то весь цикл был бы обратимым проводя его в обратном порядке, получаем формулу (3.4), что противоречит второму началу ( ). [c.46] Физический смысл принципа адиабатной недостижимости состоит в утверждении, что у всякой равновесной системы существует некоторая новая функция состояния а=а аи. .., а t), которая при равновесных адиабатных процессах не изменяется (ст(аь. .., а г ) = onst при адиабатных процессах). В этом можно убедиться исходя из следующих соображений. [c.46] Легко заметить, что положение о существовании температуры t у всякой равновесной системы можно сформулировать в виде принципа изотермической недостижимости около каждого состояния равновесной системы существуют такие состояния, которые недостижимы изотермически (т. е. при условиях, когда система все время находится в теплово м контакте с термостатом). Действительно, из состояния системы с температурой t=ti нельзя изотермичеоки перевести систему в состояние с температурой t=t2. Аналогично этому невозможность адиабатно (т. е. в условиях, когда система теплоизолирована) перевести равновесную систему из состояния 1 в некоторое состояние 2 означает, что в состоянии 1 система имеет значение некоторой функции состояния 0 = 01, а в состоянии 2 — a = 02=/=0i, причем эта функция при адиабатных равновесных процессах не изменяется (do = 0 при 6Q = 0). [c.46] Установление на основании принципа адиабатной недостижимости существования такой новой функции состояния a(fli,. .., г) приводит к тому, что пфаффова форма для элементарного количества теплоты SQ, которая согласно первому началу не является полным дифференциалом, всегда имеет интегрирующий множитель, т. е. является голономной . [c.46] Из второго начала следует также, что энтропия S является однозначной функцией состояния. Это означает, что fiQ/Г для любого кругового равновесного процесса равен нулю. Если бы это не выполнялось, т. е. если бы энтропия была неоднозначной функцией -состояния, то можно было бы осуществить вечный двигатель второго рода. [c.47] Положение о существовании у всякой термодинамичеокой системы новой однозначной функции состояния — энтролии S, которая при адиабатных равновесных процессах не изменяется, и составляет содержание второго начала термодинамики для равновесных процессов. [c.48] Это выражение для элемента количества теплоты имеет такой же вид, как и выражение (1.3) для элементарной работы, причем темнература Т является интенсивным параметром теплопередачи (термическая обобщенная сила), а энтропия S — экстенсивным параметром теплопередачи (обобщенная координата). [c.48] Вернуться к основной статье