2014-02-02
704
IV. Второе начало термодинами
Первое начало термодинамики, выражая закон сохранения и превращения энергии, не позволяет указать направления протекания процессов. Кроме того, можно представить множество процессов, которые не противоречат первому началу, но в природе не осуществляются. Ответ на вопрос, какие процессы в природе возможны, а какие нет, дает второе начало термодинамики. Оно определяет направление развития процессов.
Термодинамический процесс называется обратимым, если он может протекать как в прямом, так и в обратном направлении, причем после проведении его в обратном направлении ни в самой системе, ни в окружающей ее среде не должно остаться никаких изменений.
Любой равновесный процесс является обратимым, поскольку все его промежуточные состояния являются равновесными и совершенно неважно идет процесс в прямом, или в обратном направлении. Медленные процессы (медленное расширение и сжатие газа) является равновесными (квазастатическими) и поэтому обратимы.
Реальные процессы, сопровождающиеся диссипацией энергии (из-за трения, теплопроводности и т.д.) необратимы.
4.2. Круговые процессы.
 Рис.4.1 | Тепловые двигатели служат для превращения теплоты в механическую работу. Все тепловые машины (двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины, холодильные машины и т. д.) работают циклически. Круговым процессом (циклом)называется такой процесс, при котором система после прохождения ряда промежуточных состояний, возвращается в исходное, первоначальное состояние. На  диаграмме цикл изображается замкнутой кривой. Если к газу в баллоне подвести некоторое количество теплоты  , то согласно первому началу термодинамики оно расходуется на изменение внутренней энергии газа ( )и на совершение им |
работы (
) при расширении. Если процесс вести изотермически (
и 
),
то вся подводимая теплота пойдет на совершение газом работы. Полезная положительная работа  , совершаемая газом при его изотермическом расширении от объема  до объема  , измеряется площадью под кривой  на  диаграмме (рис.4.1). Для возвращения газа в исходное состояние  его необходимо сжать. При этом газ совершит отрицательную работу  , определяемую площадью под кривой  . Суммарная |  Рис.4.2 |
работа газа, равная площади 
,будет положительной, если изотерма сжатия газа окажется ниже изотермы его расширения. Следовательно, сжатие газа должно происходить при более низкой температуре, чем расширение (
).
Поэтому для работы тепловой машины необходимы: нагреватель (1), холодильник (2) и рабочее тело (3) (рис.4.2).
