5 Форми обміну енергії.

В термодинамічних процесах передача енергії між системою та зовнішнім середовищем можлива тільки в двох формах – в формі тепла , або у формі роботи .

Теплота розуміється як кінцевий результат теплообміну, тобто кількість енергії, переданої через границю системи у формі хаотичного (теплового) руху мікрочастинок. Теплота з'являється лише тоді, коли почнеться процес переходу внутрішньої енергії від одного тіла до іншого, тобто тільки після появи різниці температур. Один зі способів обчислення кількості тепла в рівноважному процесі пов'язаний з використанням поняття ентропії (див. формулу (10)). Інший спосіб пов'язаний з поняттям теплоємності C робочого тіла в процесі:

де - середня питома теплоємність в інтервалі температур , Дж/(кг К).

6 Перший закон термодинаміки.

Відповідно до загального закону збереження та перетворення енергії, енергія не зникає і не виникає, вона лише переходить із одного виду в іншій у різних процесах. Оскільки енергія підводиться або передається через границю системи тільки у формі тепла Q і роботи L, та зміна повної енергії системи в термодинамічному процесі (з урахуванням правила знаків)

За умови сталості зовнішньої енергії Е_зов, зміна повноїї енергії тіла дорівнює зміні його внутрішньої енергії, тому для тіла масою 1 кг

У диференціальній формі, з урахуванням залежностей (16) і (17), аналітичне вираження закону має вигляд

де - елементарно мала кількість тепла; - елементарно мала кількість диссипованої енергії всередині системи.

Друга форма закону може бути отримана виходячи з поняття ентальпії (7): так як з урахуванням (19), одержимо

7 Другий закон термодинаміки.

Другий закон термодинаміки встановлює існуючу в природі спрямованість всіх природних процесів: будь-який реальний мимовільний процес протікає завжди в певному напрямку необоротно й не може без витрати енергії здійснюватися у зворотному напрямку.

Так само як і перший, другий закон сформульований на основі досліду, що підтверджує, що всі природні процеси, що дозволяють виробляти необхідну енергію, здійснюються завжди в певному напрямку: від більш високого потенціалу до більш низького. Наприклад, роботу в цих процесах можна одержувати доти, доки не настане повна рівновага розглянутої системи (рівність температур, рівність тисків і т.д.). Протиприродний процес можна здійснити тільки в тому випадку, якщо затратити додаткову енергію у формі тепла або роботи.

Ентропія S, як параметр стану, дозволяє сформулювати кількісно II закон. Тому що диссипація енергії ψ у реальному процесі проявляється у формі тепла диссипації, та елементарна зміна ентропії у квазірівноважному наближенні процесу, згідно (10), можна представити у вигляді

.

По II закону ентропія системи S збільшується навіть при протіканні реального процесу в адіабатній системі ( ), оскільки внаслідок необоротності, обумовленої диссипативними явищами, ентропія в системі виробляється. З цієї причини представляється виправданим поділ зміни ентропії на дві частини: на ентропію , що переноситься через границі системи з теплом, і на ентропію , вироблену в системі, тобто

.

На відміну від ентропії системи s, перенесена s_q та вироблена ентропії не є параметрами стану, а відносяться до характеристик процесу.