2. Первый закон термодинамики:
закон сохранения энергии при ее превращениях – в замкнутых термодинамических системах суммарная энергия сохраняется при всех ее превращениях.
невозможно создать вечный двигатель первого рода.
Согласно первому началу термодинамики система, которая поставлена в такие условия, что она не может получать теплоту от окружающих ее тел, может совершать работу только за счет убыли своей внутренней энергии. Любая система обладает определенным запасом внутренней энергии, поэтому и работа, которую она может совершить, ограничена запасами внутренней энергии и по этой причине является конечной. Последнее означает, что невозможна такая машина, которая бы вечно работала, не получая энергию от внешних тел.
Любая тепловая машина является периодически действующим устройством, а это значит, что ее рабочее вещество должно совершать замкнутый цикл, то есть возвращаться в исходное состояние. Поскольку внутренняя энергия есть функция состояния системы, то ее изменение по завершении цикла равно нулю (ΔU = 0). Тогда, как следует из первого начала термодинамики, система может выполнить отличную от нуля работу только в том случае, когда она будет получать отличную от нуля теплоту от внешних тел. За счет этой полученной теплоты Q она и совершит эквивалентную работу А (А = Q). Энергия, необходимая для работы тепловых двигателей извлекается при сжигании угля, газа, нефти и других природных ресурсов.Воображаемый двигатель, который мог бы совершать работу, не заимствуя энергию у внешних тел, называется вечным двигателем первого рода. На основании первого начала термодинамики можно сделать вывод: вечный двигатель первого рода невозможен. Это утверждение можно рассматривать как одну из формулировок первого начала.
3.Изолированные и открытые системы:
Изолированная система (замкнутая cистема) — термодинамическая система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией. В термодинамике постулируется (как результат обобщения опыта), что изолированная система постепенно приходит в состояние термодинамического равновесия, из которого самопроизвольно выйти не может (нулевое начало термодинамики).
Открытые системы, термодинамические системы, которые обмениваются с окружающей средой веществом (а также энергией и импульсом). К наиболее важному типу О. с. относятся химические системы, в которых непрерывно протекают химические реакции, происходит поступление реагирующих веществ извне, а продукты реакций отводятся. Биологические системы, живые организмы можно также рассматривать как открытые химические системы. Такой подход к живым организмам позволяет исследовать процессы их развития и жизнедеятельности на основе законов термодинамики неравновесных процессов, физической и химической кинетики.
4. Второй закон термодинамики:
Второй закон термодинамики, являясь важнейшим законом природы, определяет направление, по которому протекают термодинамические процессы, устанавливает возможные пределы превращения теплоты в работу при круговых процессах, позволяет дать строгое определение таких понятий, как энтропия, температура и т.д. В этой связи второй закон термодинамики существенно дополняет первый. Естественные процессы всегда направлены в сторону достижения системой равновесного состояния (механического, термического или любого другого). Это явление отражено вторым законом термодинамики, имеющим большое значение и для анализа работы теплоэнергетических машин. В соответствии с этим законом, например, теплота самопроизвольно может переходить только от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Для осуществления обратного процесса должна быть затрачена определенная работа. В связи с этим второй закон термодинамики можно сформулировать следующим образом: невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более теплым (постулат Клаузиуса, 1850 г.).
Второй закон термодинамики определяет также условия, при которых теплота может, как угодно долго преобразовываться в работу. В любом разомкнутом термодинамическом процессе при увеличении объема совершается положительная работа В наиболее общем виде второй закон термодинамики может быть сформулирован следующим образом: любой реальный самопроизвольный процесс является необратимым. Все прочие формулировки второго закона являются частными случаями наиболее общей формулировки. Второй закон термодинамики утверждает, что не может быть создан вечный двигатель второго рода, который бы производил работу за счет тепла окружающей среды, без каких-либо изменений в окружающих телах. То есть в природе не может быть процессов, единственным результатом которых было бы превращение теплоты в работу. Этот закон утверждает, что во всех явлениях природы теплота сама переходит от более нагретых тел к менее нагретым. Если система замкнута и невозможны никакие ее самопроизвольные превращения, то энтропия достигает максимума. Состояние с наибольшей энтропией соответствует статическому равновесию. Энтропия является мерой вероятности осуществления данного термодинамического состояния или мерой отклонения системы от статического равновесия.