10.Второй з-н термодинамики. Понятие и определение.

2-ой з-н термодинамики, также как и первый является постулатом в отличие от первого з-на, применяется для систем состоящих из большого числа частиц (носит статистич. хар.)

2-ой з-н термодинамики устанавливает возможность и предел протекания самопроизвольных процессов

Применение 1 з-на для решения этой проблемы не достаточно

Процессы в природе могут быть разделены на самопроизвольные и нет

Самопроизвольный процесс протекает без затрат энергии из вне. Предел протекания такого процесса является составляющая равновесия ,из которой система выйти не может

Не самопроизвольный – протекает за счет затраты энергии из вне

Самопроизвольные процессы могут являться источниками полезной работы в отличие от не самопроизвольных

Теплота не может сама собой переходить от менее нагретого тела к более

Не возможен вечный двигатель 2-ого рода – не возможно такая периодически действующая машина, которая позволяла бы получить работу только за счет ограждения источника тепла

11. Работа обратимого и необратимого процесса.

Н а поршне установлена гиря, которая поочередно сжимается с поршнем, в результате этого происходит смещение V и P. Работа этого процесса: A₁=P∆V. S заштрихованной фигуры – равна А₁.

П роведем обратный процесс: A₂=–P∆V. Восстанавливаем гири. По заштрихованной площади видно, что работа прямого процесса меньше работы обратного. А₁<А₂

Е

V

сли массу гири уменьшить до бесконечно малой величины, тогда скорость изменения P равна скорости изменения V, следовательно, получим обратимый равновесный процесс. А₁=А₂=А_равнов

Р

P

абота совершаемая над системой А2 >, чем работа равновесная( при обратимом процессе часть энергии необратимо переходит в другой вид или теряеться виде теплоты, которая рассеиваеться в окружающей среде. В природе нет обратимых процессов, все реальные процессы необратимы. Для них нельзя найти способ возврата системы в начальное положение.

12. Цикл Карно.

В цикле Карно рассматриваться идеальная машина, состоящая из цилиндра с поршнем, который приводиться в движение за счет расширяющегося газа. Система являться изолированной, если идеальный газ и число моль =1. Данная машина участвует в круговом циклическом процессе: изотермическое и адиабатическое расширение.

Адиабатическое и изотермическое сжатие.

Есть нагреватель Т₁ и холодильник Т₂, адиабатическая подставка – термос.

Термодинамическое КПД.

η=q/Q , где q – количество тепла, которое превращается в работу.

АВ – расширение изотермическое

ДА – адиабатическое сжатие

ВС – адиабатическое растяжение-сжатие

Цилиндр ставим на нагреватель с температурой Т₂

1. Q₁=А₁=RT*lnV₂/V₁

2.Q=0 А₂=С(Т₂-Т₁)

3. По достижении температуры Т1, ставим цилиндр на холодильник с температурой (газ изотермически сжимается) Q₃=А₃= – RT*lnV₄/V₃

4.цилиндр на термос и сжали газ до исходного состояния Q₄= – С(Т₂-Т₁)

На этапе 1 тепло поглощалось, а на этапе 3 тепло выделялось.

А=А₁+А₂+А₃+А₄=RT₂*lnV₂/V₁- RT₁*lnV₄/V₃=Q₂-Q₁

Q2 – общее к-во тепла, которое поступило в систему.

η=(Q₂-Q₁)/Q₂ (2)

Не все то количество тепла, которое поступило в систему, превратилось в работу. Используем уравнение адиабаты Пуансона:

TV^n-1=const, следовательноT₂V₂^n-1=сonst,

T₁V₃^n-1

T₂V₁^n-1=T₁V₄^n-1

V₂/V₁=V₃/V₄ (3)

А=RT₂*lnV₂/V₁- RT₁*lnV₄/V₃ (1)

Решим 1, 2, 3. Эффективность работы машины определяется разностью температур холодильника и нагревателя. η=(Т₂-Т₁)/Т₂

Теплота не полностью превращаться в работу, передача энергии возможна и обусловлена разностью интенсивных параметров системы, получили критерии для оценки возможности протекания процессов и их направленности при данных условиях.