Второй принцип (закон) термодинамики

Обсуждение второго закона термодинамики в гл. 6 основано непосредственно на статистических выводах, взятых из гл. 3 и 4. Так как энтропия определена как функция состояния, анализ обратимых циклических тепловых двигателей и необратимых процессов дается как естественное применение основных принципов. [c.28]

Предсказание условий, определяющих фазовое и химическое равновесие систем, одно из наиболее важных применений принципов термодинамики. По второму закону термодинамики изолированная система, свободная от одухотворенного выбора, будет самопроизвольно стремиться принять то состояние, которое может осуществляться наибольшим числом способов. Это положение можно использовать, чтобы установить критерий равновесия, потому что то состояние изолированной системы, которое характеризуется наибольшим числом способов осуществления, и может быть названо равновесным состоянием . [c.232]

Будем считать, что тепло передается от системы, имеющей более высокое численное значение эмпирической температуры, к системе с более низким значением. Отсюда вытекает еще один важный принцип термодинамики тепло всегда передается в одном и том же направлении (теперь можно сказать от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой), если только не предпринимаются какие-то специальные меры, чтобы обратить этот процесс. Эти специальные меры всегда включают дополнительную внешнюю работу, совершаемую над системой. На этом основан второй закон термодинамики, который можно сформулировать следующим образом [c.16]

Требование циклического характера работы машины в формулировках Клаузиуса и Кельвина необходимо лишь для того, чтобы система находилась строго в одном и том же энергетическом состоянии до и после осуществления некоторого теплового процесса, так что при этом передаваемое тепло и совершаемая работа должны уравновешивать друг друга. Таким образом, Клаузиус и Кельвин рассматривали только такие процессы, которые в принципе могут длиться вечно. В формулировке Каратеодори второй закон термодинамики выглядит следующим образом [c.16]

Принцип возрастания энтропии и физический смысл второго закона термодинамики [c.123]

Уменьшение работоспособности изолированной системы, в которой происходят необратимые процессы, равно произведению приращения энтропии системы на минимальную абсолютную температуру в системе. Все необратимые процессы в изолированной системе сопровождаются обесценением энергии, которая из более полезной формы переходит в менее полезную. Происходит рассеивание энергии и ее деградация. Энтропия системы при этом увеличивается. Все самопроизвольные, т. е. необратимые процессы, протекают всегда с увеличением энтропии. Таким образом, принцип возрастания энтропии изолированной системы представляет собой общее выражение второго закона термодинамики, [c.125]

Первым и вторым законами термодинамики устанавливается существование двух функций состояния — энергии и энтропии. Оба закона формулируют полностью только для закрытых систем, но понятия энергии и энтропии используются более широко, в любых термодинамических системах. Ни энергию, ни энтропию нельзя измерить непосредственно, это вспомогательные физические величины. Нахождение их не является конечной целью термодинамического анализа, однако они позволяют реализовать в принципе уже сформулированные на основе постулатов термодинамики возможности количественного расчета других интересующих свойств равновесных систем. [c.41]

Для выяснения физического смысла условий равновесия термодинамических систем полезно еще раз обратиться к аналогии между термодинамическими и механическими системами. Эта аналогия имеет в данном случае серьезные основания критерий (11.1), сформулированный Гиббсом, является по существу обобщением соответствующих вариационных принципов классической механики на термодинамические системы. При этом, несмотря на использование нового, не имеющего механического аналога физического закона (второго закона термодинамики), Гиббс применил не только принятые в теоретической механике методы, но и ее терминологию. [c.104]

Различные формулировки третьего закона термодинамики остаются неизменными при отрицательных абсолютных температурах, если под абсолютным нулем температуры понимать О К, как положительной, так и отрицательной температуры. Температуры + 0К и —О К соответствуют совершенно различным физическим состояниям. Для первого система находится в состоянии с наименьшей возможной энергией, а для второго — с наивысшей. Система не может стать холоднее, чем +0К, так как она не может больше отдать энергию. Она не может стать горячее, чем —О К, так как она не может больше поглотить энергию. Принцип недостижимости абсолютного нуля формулируется следующим образом невозможно с помощью любой, как угодно идеализированной процедуры за конечное число операций охладить любую систему + О К или нагреть любую систему до —О К- [c.121]

Первую часть иногда называют вторым законом термодинамики для обратимых процессов или принципом существования энтропии. [c.56]

Вторую часть называют вторым законом термодинамики для необратимых процессов или принципом возрастания энтропии. [c.56]

Выше отмечалось, что второй закон термодинамики можно представлять в форме совокупности двух следующих независимых закономерностей или принципов существования энтропии (5.1) и возрастания энтропии (5.3). [c.59]

Предложено несколько формулировок второго закона термодинамика, они различаются по форме, но все отражают принцип возрастания энтропии и не содержат никаких сведений о принципе существования энтропии. [c.71]

Для бол е глубокого усвоения принципа возрастания энтропии представляется целесообразным обсудить следующие наиболее популярные формулировки второго закона термодинамики [c.71]

Два независимых принципа существования и возрастания энтропии [(5.1) и (5 3)], составляющих содержание второго закона термодинамики (5.4), используются для различных целей. [c.72]

Уравнение (2.4.5) противоречит второму закону термодинамики [см. уравнение (2.4.1)], поскольку оказалось возможным превратить теплоту в работу без компенсации. Полученное противоречие доказывает сформулированное в принципе утверждение. [c.40]

Рассмотренные здесь положения, касающиеся вопроса о химическом равновесии, не имеют никакой видимой связи со вторым законом термодинамики. Между тем общие принципы термодинамического равновесия, о которых уже говорилось (см. 12), применимы, конечно, и к химическим реакциям. Условие максимума энтропии (4.20), справедливое для изолированной (или даже закрытой адиабатной) системы, применяется не только для простых (т. е. гомогенных однокомпонентных) систем, его можно использовать и для анализа систем с фазовыми и химическими превращениями. Наиболее последовательный и простой путь такого исполь- [c.244]

Основу термодинамики составляют два фундаментальных закона, которые обобщают закономерности существующих в природе явлений. Первый закон термодинамики устанавливает количественное соотношение в процессах взаимного преобразования энергии и представляет собой приложение всеобщего закона сохранения и превращения энергии к тепловым процессам. Второй закон термодинамики характеризует направление естественных (необратимых) процессов и определяет качественное отличие теплоты от других форм передачи энергии. Этот закон связан с принципом существования энтропии. [c.7]

Подобно первому и второму законам, третий закон термодинамики имеет несколько различных по форме, но равноправных по существу формулировок, в каждой из которых подчеркивается то или иное следствие общего принципа. Одна из современных формулировок третьего закона термодинамики утверждает, что в любом равновесном изотерм-ном процессе в конденсированной системе при температуре стремящейся к абсолютному нулю, изменение энтропии стремится к нулю формулировка Нернста — Симона). [c.362]

Равенство (15.35) связано со вторым законом термодинамики, сущность которого состоит в двух утверждениях. Первое называется теоремой Карно (у каждой термодинамической системы с) ществуют два свойства —ее абсолютная температура Т и ее энтропия S, такие, что в любом бесконечно малом обратимом процессе изменение количества тепла выражается формулой lQ=TdS). Второе утверждение носит название принципа возрастания энтропии, который формируется так в изолированной системе энтропия всех тел, входящих в нее, остается постоянной в течение обратимого процесса, увеличивается при необратимом (реальном) процессе и никогда не может уменьшиться AS 5 0. [c.460]

Попытки обосновать ррт-2, ссылаясь на неполноценность второго закона из-за его статистической природы, абсолютно безнадежны. Пользуясь понятием энтропии, мы можем четко определить, какие процессы в принципе допускаются вторым законом термодинамики и какие он не разрешает. Очевидно, что к первым относятся все те, где энтропия S неизменна или возрастает, а ко вторым —те, где она уменьшается. [c.140]

Все сказанное в этой главе о принципе Карно, порядке и беспорядке, об энтропии и ее статистической трактовке показывает, что второй закон термодинамики, запрещающий ррт-2, нельзя опрокинуть доводом о том, что он не всеобщий, поскольку статистический . Всюду, где действуют физические законы статистической природы (а все возможные, вернее, невозможные варианты ррт-2, как и вся техника, действуют именно в этих условиях), второй закон незыблем. Житейское правило (особенно хорошо известное женщинам), что беспорядок из порядка всегда возникает сам по себе, а наведение порядка всегда требует затраты работы, здесь оправдывается в полной мере. [c.142]

Напомним принцип действия теплового насоса (о нем уже шла речь в гл. 3). Независимо от типа и конструкции это устройство выполняет, как правило, одну функцию— отбирает теплоту Qo. от окружающей среды при ее температуре То.с и отдает теплоту при более высокой температуре Гг в отапливаемое помещение или для подогрева в каком-либо техническом устройстве. Такой процесс перехода теплоты сам по себе происходить не может — это запрещено вторым законом термодинамики. Поэтому для обеспечения работы тепловых насосов необходима определенная затрата эксергии. Чаще всего для привода теплового насоса используется электроэнергия. [c.161]

Все это, разумеется, неверно. Второй закон термодинамики, в том числе и принцип Карно, остается полностью в силе и применительно к любым электрохимическим процессам. Ничего эти процессы не лишены их КПД всегда меньше 100%, и если есть у них интригующие особенности , то совсем не в области законов термодинамики, а в задачах, которые нужно решать для дальнейшего развития этого направления. [c.217]

Расширение пределов допусков на параметры элементов при расчете схемы равносильно допущению большей случайности в выборе этих элементов. С точки зрения термодинамики это означает увеличение энтропии схемы. Следовательно, в соответствии со вторым законом термодинамики необходимо допустить некоторое увеличение расхода энергии в схеме, так как конструктор не может примириться с тем, чтобы случайность в выборе элементов схемы отразилась на ее работе. Этот принцип иллюстрируется на фиг. 1.8, где показана обмотка реле V, соединенная последовательно с батареей и токоограничивающим резистором Для срабатывания реле ток / должен превышать пороговую величину /г- Напряжение батареи может изменяться на Le%, если считать резистор идеальным и принять, что номинальная величина его сопротивления может изменяться на д%, то сопротивление R для условий худшего слу- [c.30]

Статистический метод исследования движения большого числа молекул, составляющих физические системы, привел Больцмана к настоящему истолкованию второго закона термодинамики и выявлению пределов приложимости этого закона. Больцман показал, что процессы с возрастанием энтропии изолированной системы являются наиболее вероятными, но не единственно возможными и что, следовательно, возможны и должны наступить такие процессы, при которых система переходит из более вероятного состояния в менее вероятное, протекающие с уменьшением энтропии. Этим, по Больцману, снимается безусловный характер необратимости и принципа возрастания энтропии. [c.106]

Принцип построения термодинамики прост. В основу термодинамики положены два основных закона (или, как иногда говорят, начала), установленных опытным путем. Первый закон термодинамики характеризует количественную сторону процессов превращения энергии, а второй закон устанавливает качественную сторону (направленность) процессов, происходящих в физических системах . Используя только эти два закона, методом строгой дедукции можно получить все основные выводы термодинамики. [c.5]

Статистическое толкование сущности энтропии и второго закона термодинамики явилось шагом вперед в объяснении физического смысла протекающих в природе явлений. Основываясь на статистическом объяснении второго начала, Больцман показал, что ни одна система в принципе не может находиться в состоянии полного равновесия, так как в ней обязательно происходят флуктуации. [c.98]

Второй закон термодинамики применим только к макроскопическим системам — системам, состоянии из очень большого числа частиц. Принцип же возрастания энтропии в необратимых процессах справедлив только для изолированных, макроскопических систем. Распространение принципа возрастания энтропии за пределы изолированных макросистем ничем не оправдано. [c.98]

Для того чтобы получить формулировку второго закона термодинамики с учётом общей теории относительности, нужно привлечь принцип ковариантности И эквивалентности принцип (см. [2], гл. 9). [c.334]

В силу принципа возрастания энтропии возможно лишь такое течение газа, при котором — 51 > О (второй закон термодинамики). [c.118]

Заметим, что в очень интересной статье М. Планка перед изложением его нового учения о второ.м законе термодинамики проводится критический анализ учения об этом законе Каратеодори. Свою статью Планк заканчивает следующим выводо.м Все эти рассуждения побудили меня набросать вывод второго закона, который обладал бы, с одной стороны, преи-муществами Каратеодори, т. е. не нуждался бы в проведении круговых процессов с идеальными газами, но который, с другой стороны, исходил бы нз принципа Томсона, о невоз-.можности перпетуу.м мобиле второго рода. При этом я возвращаюсь к. ходу рассуждений, которые я развил. много лет назад и который я еще теперь рассматриваю как самый подходящий реальный путь для введения в круг мыслей о втором законе термодинамики . [c.252]

Первый основной закон термодинамики не накладывает каких-либо ограничений на определяюш,ие уравнения. Это же относится и к третьему закону. Второй основной закон термодинамики исключает процессы с отрицательным притоком энтропии. Это условие сужает класс допустимых уравнений состояния, однако не до желаемой степени. Более обещаюш,им здесь является принцип Онзагера [22], поскольку он относится к необратимым процессам и доставляет определенную информацию о направлении таких процессов, более точную, нежели второй основной закон. В самом деле, как было показано Био [1], принципа Онзагера достаточно для исследования некоторых проблем линейной вязкоупругости и установления так называемой вязкоупругой аналогии. К сожалению, однако, применение принципа Онзагера ограничивается только линейными задачами и поэтому не может дать результатов в более интересных случаях нелинейных моделей сплошных сред (неньютоновы жидкости, нелинейные вязкоупругие тела, вязкопластичные и пластичные тела и др.). [c.9]

В соответствии со вторым законом термодинамики, как уже отмечалось, в замкнутой системе энтропия не может убывать, а лишь возрастает, пока не будет достигнут максимум (принцип максимума энтропии). Реализуемое при этом равновесие отвечает условию S =, dS = О, характеризующему низкую степень организованности (наибольшую неупорядоченность) макросистемы. Поскольку термодинамика изучает общие законы превращения pa личныx видов энергии в макросистемах (макротермодинамика), то принцип максимума энтропии используется для установления микроскопических свойств замкнутых систем по макросвойствам. [c.11]

После крушения теории теплорода теплота окончательно рассматривается как энергия движения составляющих тело материальных частиц (атомов, молекул). Но между теплотой и механической энергией вскоре обнаружились принципиальные отличия. Например, при торможении автомобиля его тормозные колодки нагреваются, но обратный процесс абсолютно невозможен — сколько бы мы ни нагревали колодки, автомобиль все равно останется на месте. Закон сохранения и превращения энергии, раскрывая количественную сторону превращений энергии, ничего не говорит о принцигшальных качественных отличиях между ее различными формами. Можно указать на другие принципиальные особенности тепловых явлений. Одним из самых очевидных наблюдений является то, что при различных видах работы часть энергии выделяется в виде теплоты. В природе существует тенденция к необратимому превращению различных видов энергии в теплоту, поскольку обратное превращение тепла в работу, за исключением изотермических процессов, невозможно. Другой, не менее очевидной особенностью тепловых явлений является то, что нагретые тела всегда стремятся прийти в равновесие с окружающей средой. Но и в этих процессах передачи теплоты существует односторонность, которую Р. Клаузиус сформулировал в качестве тепловой аксиомы Теплота не может сама собой переходить от тела холодного к телу горячему . Значение этого положения оказалось настолько важным, что его стали рассматривать как одну из формулировок второго начала термодинамики. Л. Больцман писал Наряду с общим принципом (законом сохранения и превра]цения энергии. — О. С.) механическая теория тепла установила второй, малоутешительным образом ограничивающий первый, так называемый второй закон механической теории тепла. Это положение формулируется следующим образом работа может без всяких ограничений превращаться в теплоту обратное превращение тепла в работу или совсем невозможно, или возможно лишь отчасти. Если и в этой формулировке второй принцип является неприятным дополнением к первому, то благодаря своим последствиям он становится гораздо фатальнее . [c.79]

Можно убедиться в том, что из второго закона термодинамики следует необходимость существования еще о 1ной функции состояния, называемой энтропией. Заметим, что существует возможность введения термодинамических функций состояния путем использования некоторых принципов недостижимости. Например, из утверждения, что вблизи каждого состояния равновесной системы существуют состояния, недостижимые изобарным путем, следует сугщст-вование у каждой равновесной системы давления р. [c.40]

Дру1 ая широко известная формулировка второго закона термодинамики звучит так теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому (Р. Клаузиус, 1850 г.). Несмотря на внешнее различие формулировок Томсона-—Планка и Клаузиуса, они эквивалентны. Эквивалентность формулировок означает, что каждая из них является следствием другой эквивалентность можно доказать и другим путем при нарушении одной формулировки должна нарушаться и другая (и наоборот). Воспользуемся вторым способом. Пусть имеется тепловой двигатель, отбирающий <71 = 100 кДж/кг от горячего источника, превращающий /ц=40 кДж/кг в работу и отдающий у = = 60 кДж/кг холодному источнику. Нарущим формулировку Клаузиуса, передав 60 кДж/кг от холодного источника к горячему самопроизвольно (без помощи из окрулсающей среды). После такой передачи оказывается, что горячий источник отдал 100—60=40 кДж/кг, которые тепловой двигатель полностью превратил в работу. Это — нарушение формулировки Томсона — Планка. Легко показать также, что при нарушении формулировки о принципе устройства теплового двигателя нарушается и формулировка о направлении самопроизвольного теплового потока. [c.44]

Вопрос о существовании термодинамического параметра, принимающего определенное значение для каждой адиабаты, связан с формулировкой второго закона термодинамики в виде принципа адиабатической недостижимости (К. Каратеодори, 1909 г.). Идеи Каратеодори были развиты и уточнены Т. А. Афанасьевой-Эрен--фест (1928 г.). Еще ранее (1900 г.) идеи, аналогичные разработанным Каратеодори, были выдвинуты профессором Киевского университета Н. И. Шиллером. Более подробно данная проблема рассматривается в примере 3.1. [c.58]

Выражения (3.25), (3.34), (4.57) и (4.58) носят название уравнений Максвелла. Вместе с уравнениями (3.21), (3.24), (3.30) II (3.33) они входят в состав дифференциальных уравнений термодинамики — математического аппарата исследований термодинамических свойств веществ. Дифференциальные уравнения термодинамики устанавливают связи между различными термическими (р, V, Т) и калорическими [и, к, з, Ср, Со и др.) свойствами веществ на основе первого и второго законов термодинамики. Благодаря таким связям можно не измерять некоторые свойства, а рассчитать их кроме того, можно проверить, нет ли противоречий между различными измеренными свойствами одного н того же вещества. В принципе можно составить весьма большое число дифференциальных уравнений термодинамики, формально используя математические связи между величинами. Для шести величин р, и, Т, и, к, з можно составить 120 производных типа (дх1ду)2, взяв любую четвертую ве- [c.127]

Математическое выражение второго закона термодинамики. Чтобы физические закономерности выразить в аналитической форме, нужно устансвить математические соотношения между физическими величинами, в частности между параметрами состояния и функциями процесса. Так, для первого закона термодинамики это удалось сделать благодаря введению понятия внутренней энергии в сочетании с характеристиками процесса — теплотой и работой. Здесь же, чтобы количественно выразить принцип необратимости, был введен параметр состояния, который Р. Клаузиус назвал энтропией. [c.37]

Второй класс, напротив, включает те машины-двигатели, которые вполне могуть работать, хотя на первый взгляд тоже представляют собой ррт-2. Это уже не настоящие ррш-2 их можно назвать /i eedo-ppm. Принцип их действия находится в полном согласии с законами термодинамики. Однако делаются попытки выдать их за настоящие ррт-2 и таким образом доказать возможность их создания. Но при тщательном рассмотрении всегда оказывается, что никакой инверсии энергии в них нет. [c.178]

Из уравнения щ= Т—To) T следует, что при 7 о=0 термический к. п. д. t i= 1. В этом предельном случае все тепло, сообщенное источником, должно превратиться в механическую работу. Может показаться, что если пряемп1И к тепла имеет тем1перату ру абсолютного нуля, то принцип исключенного вечного двигателя второго рода должен нарушаться п, следовательно, постулат о недостижимости абсолютного нуля как будто бы вытекает из второго закона термодинамики. Это, однако, неверно. [c.24]

Особый интерес с точки зрения энергетики будущего представляют топливные элементы, поскольку прямое преобразование химической энергии топлива в элеу тро-энергию в принципе возможно вообще без потерь, обусловленных вторым законом термодинамики. [c.242]

Влияние температуры процесса на состояние равновесия реакции восстановления окиси хрома алюминием определяется принципом смещения равновесия Ле-Шателье, являющимся качественным выражением второго закона термодинамики. Согласно этому принципу, при внешнем воздействии на находящуюся в равновесии термодинамическую систему последняя переходит в новое состояние равновесия, при котором ослабляется внешнее воздействие. Так как алюминотермическое восстановление окиси хрома протекает с выделением тепла, то повышение температуры вызыеает уменьшение полноты протекания восстановления окиси хрома. Поэтому внепечное производство металлического хрома алюминотермическим методом следует проводить при минимально возможных (по условиям протекания технологического процесса) температурах. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...