2020-08-05
140
Первое начало термодинамики: количество теплоты ΔQ, сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии ΔU и на совершение телом работы ΔA: ΔQ = ΔU + ΔA.
Отсюда следует важный вывод: невозможен вечный двигатель первого рода, т.е. такой двигатель, который совершал бы работу без внешнего источника энергии. При наличии внешнего источника часть энергии неизбежно переходит в энергию теплового, хаотического движения молекул, что и является причиной невозможности полного превращения энергии внешнего источника в полезную работу. Термодинамические процессы необратимы.
Всякая предоставленная самой себе система стремится перейти в состояние термодинамического равновесия, в котором тела находятся в состоянии покоя по отношению друг к другу, обладая одинаковыми температурой и давлением. Равенство температур во всех точках есть условие равновесия двух систем или двух частей одной и той же системы. Это положение называется нулевым началом динамики. Достигнув равновесия, система сама по себе из него не выходит. Значит, все термодинамические процессы, приближающиеся к тепловому равновесию, необратимы. В системе тел, находящихся в термодинамическом равновесии, без внешнего вмешательства невозможны никакие реальные процессы. Необратимость тепловых процессов имеет вероятностный характер. Самопроизвольный переход тела из равновесного состояния в неравновесное не невозможен, а лишь весьма маловероятен. В конечном результате необратимость тепловых процессов обусловливается колоссальностью числа молекул, из которых состоит тело.
Количественной характеристикой теплового состояния системы является термодинамическая вероятность W, равная числу микроскопических способов, с помощью которых это состояние может быть достигнуто. Система, предоставленная самой себе, стремится перейти в состояние с большим значением W. Принято пользоваться не самой вероятностью W, а ее логарифмом, который еще умножается на постоянную Больцмана k: S= k ln W. Определенную таким образом величину S называют энтропией системы. Возрастание энтропии для необратимых процессов есть следствие перехода системы от менее вероятного состояния к более вероятному, при этом состояние равновесия выступает как наиболее вероятное.
Второе начало термодинамики: (закон возрастания энтропии) – для всех происходящих в замкнутой системе тепловых процессов энтропия системы возрастает; максимально возможное значение энтропии замкнутой системы достигается в тепловом равновесии: ΔS >=0.Идеальному случаю - полностью обратимому процессу замкнутой системы - соответствует неизменяющаяся энтропия. Все естественные процессы происходят так, что вероятность состояния возрастает, что означает переход от порядка к хаосу. Значит, энтропия характеризует меру хаоса, которая для всех естественных процессов возрастает.
Третье начало термодинамики: (тепловая теорема, сформулированная Нернстом) – при абсолютном нуле температуры энтропия принимает значение, не зависящее от давления, агрегатного состояния и других характеристик в-ва. Такое значение можно положить равным нулю.
Необратимость реальных процессов и концепция энтропии.
Многочисленные опыты показывают, что все тепловые процессы, в отличие от механического движения, необратимы, т.е. для них обратные процессы, при которых реализуются те же тепловые состояния, но только в обратном направлении, практически невозможны. Значит, термодинамические процессы необратимы. Достигнув равновесия, система сама по себе из него не выходит. Значит, все термодинамические процессы, приближающиеся к тепловому равновесию, необратимы. В системе тел, находящихся в термодинамическом равновесии, без внешнего вмешательства невозможны никакие реальные процессы. Необратимость тепловых процессов имеет вероятностный характер. Самопроизвольный переход тела из равновесного состояния в неравновесное не невозможен, а лишь весьма маловероятен. В конечном результате необратимость тепловых процессов обусловливается колоссальностью числа молекул, из которых состоит тело.
Количественной характеристикой теплового состояния системы является термодинамическая вероятность W, равная числу микроскопических способов, с помощью которых это состояние может быть достигнуто. Система, предоставленная самой себе, стремится перейти в состояние с большим значением W. Принято пользоваться не самой вероятностью W, а ее логарифмом, который еще умножается на постоянную Больцмана k: S= k ln W. Определенную таким образом величину S называют энтропией системы. Возрастание энтропии для необратимых процессов есть следствие перехода системы от менее вероятного состояния к более вероятному, при этом состояние равновесия выступает как наиболее вероятное.
Второе начало термодинамики: (закон возрастания энтропии) – для всех происходящих в замкнутой системе тепловых процессов энтропия системы возрастает; максимально возможное значение энтропии замкнутой системы достигается в тепловом равновесии: ΔS >=0.Идеальному случаю - полностью обратимому процессу замкнутой системы - соответствует неизменяющаяся энтропия. Все естественные процессы происходят так, что вероятность состояния возрастает, что означает переход от порядка к хаосу. Значит, энтропия характеризует меру хаоса, которая для всех естественных процессов возрастает. Третье начало термодинамики: (тепловая теорема, сформулированная Нернстом) – при абсолютном нуле температуры энтропия принимает значение, не зависящее от давления, агрегатного состояния и других характеристик в-ва. Такое значение можно положить равным нулю.
