Обратимые и необратимые процессы. Необратимость тепловых процессов

Второй закон термодинамики

Обратимым называется процесс, который отвечает следую­щим условиям:1)его одинаково легко можно провести в двух противоположных направлениях;2) в каждом из этих случаев система и окружающие ее тела проходят через одни и те же про­межуточные состояния;3)после проведения прямого и обратного процессов система и окружающие ее тела возвращаются к исход­ному состоянию. Всякий процесс, не удовлетворяющий хотя бы одному из этих условий, является необратимым.Все реальные процессы в природе необратимы.Реальные тепловые процессы также необратимы.Примеры: 1) при диффузии выравнивание концентраций происходит самопроизвольно. Обратный же процесс сам по себе никогда не пойдет.Следова­тельно, диффузия — необратимый процесс.2)Теплообмен также является одно­сторонним направ. процессом.В результате теплообмена энергия передается сама по себе всегда от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой.Обратный процесс сам по себе никогда не происходит.3) Необратимым является также процесс превращения ме­ханической энергии во внутреннюю при неупругом ударе или при трении. Между тем, из первого закона термодинамики направлен­ность и, тем самым, необратимость тепловых процессов не выте­кает. Первый закон термодинамики требует лишь, чтобы количе­ство теплоты, отданное одним телом, в точности равнялось количеству теплоты, которое получит другое. А вот вопрос о том, от какого тела, от горячего к холодному или наоборот, перейдет энергия, остается открытым. Не­мецкий ученый Клаузис дал такую формулировку второго закона термодинамики: невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах. Из второго закона термодинамики вытекает невозможность вечного двигателя второго рода, то есть двигателя, который бы совершал работу за счет охлаждения какого-либо одного тела.

Тепловые двигатели. принцип их действия.

Тепловые двигатели-устройство превращающая внутр. энергию в механическую.3-и основн. части двигателя: нагреватель, раб.тело, холодильника. От нагревателя у которого защет сгорания топлива постоянноя темп. Т1. РТ получает количество теплоты Q1-оа идет на увелич. внутр. энерг. газа и совершает А1. Q1=ΔU+A1 в результае расширяясь газ переходит из сост.1 в сост. 2, соверш. А1.

P 1 А1=S1а2

а Для повторного использов. двигателя необходимо

вернуть поршень в полож. 1, поэтому А2 должна

б 2 быть А2<А1,что возможно если газ охладить Т2<Т1.

V₁ V₂ Раб.тело отдает Q2 и соверш. А2; А2=S2б1.

V Полезная А: А=A1-A2; A=S1a2б1.

КПД теплавого двигателя.

Для идеального тепл. двиг: А=А1-А2=Q1-Q2. КПД –отношение полезной А к количеству теплоты, которое получило раб.тело от нагревателя. КПД (η)η = А/Q1=Q1-Q2/Q1=1-Q2/Q1. η<1.

Цикл Карно: наибольшее КПД для идеального двиг. получ.,если он работает по циклу Карно,состоящей из 2-х изотерм и2-х адиабат.

P 1 1-2,3-4}изотерма. η=T1-T2/T1=1-T2/T1

T1 2 2-3,4-1}адиабата.

4 Q=0.

T2 3

V