Оценка энергии теплового движения молекул

Итак, проведем оценку тепловой энергии движения молекул, которая для нас не эффективна с точки зрения механической работы.

Оказывается, эта часть энергии очень велика, например, если понизить температуру на один градус, то килограмм земли, имеющей теплоемкость , потеряет соответственно 0,84 кДж, относительно небольшая цифра. Однако представим, какую энергию мы получили бы, если бы довелось охладить всего лишь на 1 градус такого вещества в массе всего земного шара. Масса Земли равна . Умножая, мы получим грандиозную цифру, приблизительно . Чтобы вы могли представить эту величину, скажем тут же, что в настоящее время энергия, вырабатываемая ежегодно электростанциями всего мира, равна приблизительно , т. е. примерно в миллиард раз меньше.

Второй закон термодинамики

Итак, мы только что убедились, что система тел, находящихся в тепловом равновесии друг с другом, с энергетической точки зрения нам не интересна. Значит, для того чтобы превратить тепловую энергию в механическую или осуществить процесс передачи тепла от одного тела к другому, нам необходимо найти такие системы, добиться того, чтобы тела в этих системах не находились в состоянии теплового равновесия.

Все вышесказанное можно сформулировать в виде так называемого второго закона или второго начала термодинамики: невозможен процесс, единственным результатом которого стала передача тепла от более холодного тела к более горячему в замкнутой системе тел.

Второй закон термодинамики подчеркивает направление тепловых процессов, протекающих в природе, отражая необратимость таких процессов, т. е. они могут самопроизвольно протекать только в одном направлении. Вспомните пример в начале урока с порядком в вашей комнате. Другие примеры: при неупругом ударе кинетическая энергия тел переходит в внутреннюю (см. рис. 2). При контакте двух тел с разной температурой тепло всегда переходит от горячего тела к холодному (см. рис. 1), в обратном направлении самопроизвольно такие процессы протекать не могут.