Обоснование второго принципа термодинамики

ОБОСНОВАНИЕ ВТОРОГО ПРИНЦИПА ТЕРМОДИНАМИКИ [c.11]

Дальше Планк переходит к изложению предлагаемого им метода обоснования второго закона термодинамики. Здесь записано Все эти рассуждения побудили меня набросать вывод второго закона, который обладал бы, с одной стороны, преимущества.ми вывода Каратеодори , т. е. не нуждался бы в проведении круговых процессов с идеальными газа.ми, но который, с другой стороны, исходил бы из принципа Томсона невозможности перпетуум мобиле второго рода . [c.606]

Следуя С. Карно, можно было бы считать, что теплота— есть тепловая функция (функция Карно), зависящая от энергии движения молекул, энергии взаимного действия молекул, энергии колебательного движения атомов, энергии внутриатомных оптических уровней, внутримолекулярной химической энергии и энергии ядра. Но как бы ни называлась тепловая функция—теплотой или функцией Карно, или энтропией, существо вопроса заключается в том, что для ее обоснования по Клаузиусу и Томсону необходимо будет воспользоваться принципом невозможности самопроизвольного перехода тепла от низшего температурного уровня на более высокий температурный уровень (так называемое второе начало термодинамики), являющимся следствием существования этой тепловой функции. Действительно, если такая функция существует, то после доказательства того, что она возрастает для изолированной системы тел, невозможность перехода тепла с низшего температурного уровня на верхний становится первым следствием. [c.8]

В своих работах Сади Карно дал блестящий анализ вопроса получения работы при помощи тепла. Различие понятий тепловой энергии и теплоты, о котором упоминалось выше, является, пожалуй, самой значительной из идей С. Карно, не получившей своевременного развития. В этом отношении С. Карно подошел значительно ближе к существу тепловых процессов, нежели Р. Клаузиус и В. Томсон, которые 25 лет спустя пришли к обоснованию существования функции энтропии и принципа невозможности ее уменьшения для изолированной системы тел. Открытие этого принципа, в котором отражена сущность второго начала термодинамики, непосредственно связано с теоремой С. Карно. Рассматривая вопрос о соотношении огня и силы , т. е. тепла и работы, С. Карно проводил такую гидравлическую аналогию при переходе тепла с верхнего температурного уровня [c.28]

И дальше Этот шаг, — т. е. освобождение понятия энтропии от экспериментального искусства человека и вместе с тем возвышение второго начала термодинамики до системы реального принципа,— является главным результатом научной деятельности Людвига Больцмана. Он состоит в том, что понятие энтропии полностью приводится к понятию вероятности, С этой точки зрения становится понятным введенное мною выше вспомогательное понятие о предпочтении , которое природа оказывает некоторым состояниям.. . Благодаря этой точке зрения второе начало термодинамики сразу теряет свое изолированное положение предпочтение природы перестает быть таинственным, и принцип энтропии оказывается связанным в качестве обоснованного закона исчисления вероятностей с введением атомистики в физическую картину мира. [c.602]

Планк в этой статье пишет При том особом положении, которое общая термодинамика занимает в системе теоретической физики, способ обоснования второго закона ее — принципа энтропии — представляется таким же важным, как и вопрос о пределах его применяемости к естественным процессам. Как известно, доказательство второго закона было первоначально обосновано на рассмотрении известных круговых процессов, приводящих к определению абсолютной температуры и энтропии, сначала для идеальных газов, а затем для любых веществ. Но уже Гельмгольц заметил, что для определения абсолютной температуры и энтропии не требуется ни рассмотрения круговых процессов, ни допущения существования идеального газа. Абсолютная температура любого тела есть именно [c.605]

Наиболее непосредственный и наглядный путь обоснования принципа возрастания энтропии — исследование круговых процессов тепловых машин на основе постулата второго начала термодинамики в этом случае направление необратимых изменений состояния любых тел и систем тел может быть установлено в результате анализа изменений состояния какой-либо равновесной системы как рабочего тела в элементарном круговом процессе, например в элементарном цикле Карно. [c.69]

После Карно обоснованием второго начала термодинамики занимались Тсмсон и Клаузиус. Томсон сформулировал второе начало термодинамики в виде утверждения о невозможности осуществления теплового двигателя с одним единственным источником теплоты, т. е. такой машины, которая путем охлаждения моря или земли производила бы механическую работу в любом количестве, вплоть до исчерпания теплоты моря и суши и в конце концов всего материального мира. Ему же принадлежит открытие термодинамической шкалы температур. Клаузиус исходил из идей Карно и придал выводам последнего большую общность и строгость с учетом эквивалентности тепла и работы, т. е. окончательно освободил термодинамику от гипотезы о теплороде. Исторической заслугой Клаузиуса является формулировка второго начала термодинамики в виде следующего утверждения теплота сама собой не может переходить от тела холодного телу горячему. Позже он дал более расширенную формулировку второе начало гласит, что все совершающиеся в природе превращения в определенном направлении, которое принято в качестве положительного, могут происходить сами собой, т. е. без ксмпенсации, но в обратном, т. е. отрицательном, направлении они могут происходить только при условии, если одновременно происходят компенсирующие процессы. Далее Клаузиус вывел на основе этого принципа особую функцию состояния — энтропию. С помощью этого нового понятия Клаузиус придал второму началу термодинамики форму закона возрастания энтропии изолированной системы. Этот закон, по мнению Клаузиуса, должен был иметь силу для всей Вселенной, что оказалось неправомерной, а потому и неверной для всей Вселенной экстраполяцией второго начала термодинамики. [c.154]

После этого дается обоснование (обычным методом) этой формулы. Здесь говорится также, что энтропия обладает свойством аддитивности. Говоря об этом способе выражения энтропии (как величины, пропорциональной логарифму вероятности), Грузинцев замечает Но эта точка зрения, несмотря на всю ее заманчивость, еще не настолько разработана, чтобы можно было на ней строить теорию энтронии, т. е., другими словами, чтобы из нее можно было вывести второй принцип термодинамики . Можно сказать, что взгляды Больцмана на энтропию и ее выражение через логарифм [c.161]

Не могли не повлиять на учебники по термодинамике опубликованные за рассматриваемые годы классические зарубежные сочинения и учебники по термодинамике. Некоторые из этих учебников будут рассмотрены в 5-7, здесь же отметим некоторые сочинения М. Планка, глубоко освещающие многие положения и вопросы термодинамики одна из первых работ Планка была посвящена принципу сохранения энергии четвертое издание этой работы было <щубликовано на русском языке в 1934 г. Физические очерки (на русском языке эта работа была издана в 1925 г.) Введение в теоретическую физику, ч. 5 — теория теплоты (на русском языке в 1935 г.) Обоснования второго закона термодинамики . Об этих сочинениях подробно говорится ниже. Здесь следует также сказать о сочинениях Второе начало термодинамики . Сборник работ Карно, Томсона, Клаузиуса, Больцмана и Смолуховского, 1934 и Роберт Майер, Закон сохранения энергии, 1938. [c.219]

В заключение приведу некоторые высказывания проф. Раковского о развитии термодинамики, данные им в предисловии к настоящей книге. Наряду с развитием термодинамики,— пишет Раковский,—шла интересная и глубокая работа по критике уже пройденного пути в этой области много было сделано Дюгемом, Ван-дер-Ва-альсом и Констаммом, Каратеодори и Т. Афанасьевой-Эренфест. Следует отметить, что чисто математическое обоснование второго принципа Каратеодори, вызвавшее целое течение в области энергетики, встретило серьезное возражение со стороны Планка . [c.260]

Больцман (Boltzmann) Людвиг (1844-1906) — выдающийся австрийский физик, один из основателей статистической физики и физической кинетики. Окончил Венский университет (1866 г.), работал в Граце, Вене, Мюнхене, Лейпциге. Вывел (1868 г.) функцию распределения и кинетическое уравнение газов, названное его именем. Дал (1872 г.) статистическое обоснование второго качала термодинамики, связав энтропию системы с вероятностью состояния системы. Впервые применил к теории излучения принципы термодинамики (закон Стефана — Больцмана). Работы по математике, оптике, гидродинамике, теории упругости, теории электромагнетизма, по философии естествознания. Именем Больцмана названа одна из трех универсальных физических постоянных (постоянная Больцмана). Член многих академий наук. [c.20]

Заметим, что в сочинении Эйкена раздел, посвященный второму закону термодинамики, изложен менее полно и глубоко, чем в сочинениях Планка и Ван-дер-Ваальса. В основу иостроения этого раздела положен принцип Томсона — принцип невозможности существования перпетуум мобиле второго рода. Нельзя при этом признать целесообразным, что при введении и обосновании энтропии автор за- [c.256]

Клаузиусом и Томсоном в основу обоснования второго закона, как мы видим, положен в том или другом толковании принцип невозможности осущсствлсппя вечного двигателя второго рода, подтвержденный повседневны.м опытом, тогда как принцип Каратеодори выражается следующи.м положением В любой близости всякого состояния системы тел существуют с.межные состояния, которые из первого состояния не могут быть достигнуты адиабатическим путем . Как видим, подобное обоснование сущности второго закона для учебников по технической термодинамике является действительно слишком абстрактным и мало наглядным. Говоря о методе Каратеодори, Планк писал ... я все же хотел бы высказать некоторые сомнения относительно того взгляда, чтс для обоснования второго закона этот принцип может служить полной или даже преимущественной заменой принципа Томсона. [c.288]

Следует отметить, что общим моментом в первом и втором законах термодинамики является то, что они оба являются локальными законами. В действительности, для совместимости законов термодинамики с принципами относительности и обоснованности этих законов независимо от состояния движения наблюдателя они обязаны быть локальными. Нелокальные законы сохранения энергии или производства энтропии недопустимы, поскольку понятие одновременности относительно. Рассмотрим две части системы, пространственно разделенные некоторым ненулевым расстоянием. Если изменения энергии бщ и 6и2 совершаются в этих двух частях одновременно и в одной системе отсчета так, что 1 - - иг = О, энергия сохраняется. Однако в другой системе отсчета, которая движется по отношению к первой, эти два изменения энергии уже происходят неодновременно. Таким образом, в период времени между одним изменением энергии и другим закон сохранения энергии окажется нарушенным. Подобным же образом изменения энтропии 81 и 6з2 двух пространственно разделенных частей системы должны быть независимо полож1 тельными. Недопустимо такое одновре.ченное уменьшение одной и увеличение другой, чтобы их сумма оказалась положительной. [c.322]

Однако работ, в которых бы формулировались и исследовались общие принципы классификации, известно мало (см., например, [34, 35]). И вместе с тем множество трудов посвящено непосредственно разработке классификаций наук, форм движения, видов взаимодействий, физических явлений, а в последнее время — элементарных частиц. Классификации же видов энергии ни философы, ни физики, ни инженеры внимания не уделяли, если не считать произвольных перечислений видов энергии, приводимых с начала XIX в. Гровом, Ренкиным, Майером, Гельмгольцем, Планком и авторами многочисленных учебников но физике, начиная с Хвольсона и кончая Фейнманом. Даже само понятие классификация видов энергии употребляется очень редко. В качестве примеров таких работ можно назвать Лекции по термодинамике К. А. Путилова, изданные впервые в 1939 г. [36], и монографию О законе сохранения и превращения энергии Р. Г. Геворкяна, изданную в 1960 г. [37]. Однако в первой книге нет обоснования приводимых перечислений видов энергии для различных наук, а во второй книге при наличии обоснований и даже закона сохранения вида энергии нет... классификации. [c.22]

Исследование тепловых эффектов химических процессов во второй пол овине XIX в. (П. Э. М.Берт-ло, X. П. Ю. Томсен, Н. Н. Бекетов и др.) на основе открытого Г. И. Гессом закона постоянства сумм тепла химической реакции привело к созданию термохимии, которая, в свою очередь, оказала большое влияние на формирование-химической термодинамики [16]. Успехи, достигнутые в области химической термодинамики в конце ХТХ в., дали возможность осуществить ряд крупных открытий в области химического синтеза. К ним относится и уже упоминавшийся каталитический синтез аммиака. Разрешить эту важнейшук> научную проблему удалось в результате раскрытия закономерностей, которым подчиняется химическое равновесие. Синтез аммиака, как известно, требует особых термодинамических условий, связанных с резким уменьшением объема получаемого продукта по сравнению с объемом исходных азота и водорода. Общие принципы химического равновесия в зависимости от температуры высказал в 1884 г. Я. Вант-Гофф. В том же году А. Ле Шателье сформулировал общий закон химического равновесия, который затем (1887 г.) с позиций термодинамики был обоснован К. Брауном. Последующие работы принадлежат немецким ученым В. Нерпсту и Ф. Габеру, которые в 1905—1906 гг. сделали необходимые термодинамические расчеты химического равновесия реакции образования аммиака при высоких температурах и давлениях, дав тем самым конкретные рекомендапии для осуществления (1913 г.) промышленного синтеза [17]. Достижения химии стали оказывать всевозрастающее влияние на прогресс химической технологии, области применения которой непрерывно расширялись. Установление закономерностей управления химическими процессами вооружило технологию теорией и методами для более активного-преобразования вещества природы. Если главной задачей технологии предыдущего периода было получение исходных веществ для производства других уже известных химических соединений и продуктов (серная кислота, сода, щелочи и др.), составлявших область основной химической промышленности, то технология конца XIX — начала XX в. решала бо- [c.142]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...