Второй закон термодинамики

Аналогично можно передать энергию от тела с меньшей температурой телу с более высокой температурой. Однако для этого нужна специальная установка, с помощью которой передавалась бы энергия, т. е. необходимо осуществить более сложный процесс, частью которого являлась бы передача энергии от менее нагретого тела к более нагретому.

Необратимым называют процесс, обратный которому может протекать лишь как одно из звеньев более сложного процесса.

Второй закон термодинамики

2. Понятие необратимости процессов составляет содержание второго закона термодинамики, который указывает направление энергетических превращений в природе. Этот закон имеет несколько эквивалентных формулировок. Немецкий учёный Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус (1822—1888) сформулировал второй закон термодинамики следующим образом:

невозможен процесс, единственным следствием которого был бы переход энергии от холодного тела к горячему.

Из приведённой формулировки следует, что, если процесс передачи энергии от холодного тела к горячему осуществляется, то при этом происходят определённые изменения в окружающих телах. В частности, такой процесс происходит в холодильнике: энергия передаётся от холодильной камеры среде, имеющей более высокую температуру, но этот процесс осуществляется при совершении работы над рабочим телом, и при этом происходят определённые изменения в окружающей среде.

Статистическое объяснение необратимости

3. Необратимость можно объяснить, зная строение вещества. Так, состояние системы из двух тел с разной температурой — упорядоченное (по значению температуры можно идентифицировать эти тела, средняя кинетическая энергия движения молекул которых так же различна). После того как тела привели в контакт, состояние стало неупорядоченным в том смысле, что значение температуры не позволяет различить эти два тела. Система перешла из упорядоченного состояния в беспорядочное. Беспорядочное состояние характеризуется выравниванием температуры и средней кинетической энергии молекул тел. Это состояние является равновесным. Обратный переход из беспорядочного состояния в упорядоченное сам по себе невозможен.

Вода и медный купорос в сосуде в начальный момент времени находились в упорядоченном состоянии: в нижней части сосуда размещались молекулы медного купороса, в верхней — воды. С течением времени молекулы перемешались и порядок нарушился. Произошло выравнивание плотностей жидкости, т. е. система «медный купорос — вода» также перешла из упорядоченного состояния в неупорядоченное. Обратный переход сам по себе невозможен.

<<< К началу Окончание >>>