12. Термодинамические формулировки Второго начала термодинамики.

Никогда все тепло не превратить в работу.

Нельзя создать вечный двигатель второго рода, работающий за счет тепла Q1 от нагревателя, должен быть холодильник, куда отбрасывают тепло Q2.

Любая тепловая машина работает, когда T1>T2.

13. Физический смысл понятия энтропии. Закон возрастания энтропии.

Энтропия – это мера хаотичности параметров системы. Её следует рассматривать как один из термодинамических параметров системы. Закон возрастания энтропии: Общее представление об энтропии можно получить на таком примере. Пусть на дно мешка положили слой черных, а поверх – слой белых шаров. Это – упорядоченная система. Мешок – замкнутая система, шары не выходят из мешка. Если на мешок воздействует внешняя сила (например, встряхивание при перевозке из одного города в другой), то шары перемешиваются случайным образом, упорядоченность нарушается. Энтропия при этом возрастает. Сколько бы мы ни трясли мешок, шары не рассортируются к начальному состоянию. Процесс необратимый. Можно открыть мешок и рассортировать шары руками. Мешок в этом случае становится подсистемой системы «мешок + окружающая среда» или системы «мешок + наши руки». При этом энтропия шаров уменьшается с одновременным увеличением полной энтропии.

Пример с перемешиванием шаров иллюстрирует закон возрастания энтропии.

14. Равенство и неравенство Клаузиуса.

Введение термодинамического подхода к энтропии впервые осуществлено Клаузиусом и сейчас имеет по большей мере исторический интерес. Рассматривая обратимые процессы, во многом интуитивно, Клаузиус ввел связь между изменением энтропии и количеством передаваемого системе тепла , . Здесь не понятно, какая температура имеется в виду, ведь она может изменяться на протяжении процесса. Более строгое равенство Клаузиуса должно быть записано в виде . Дифференциальная форма равенства подразумевает, что оно относится к бесконечно малому изменению термодинамического состояния, происходящему, естественно, при постоянной температуре. Если же процесс необратимый, то равенство должно быть заменено неравенством . Последнее называют неравенством Клаузиуса.

15. Теорема Нернста.

Энтропия любой термодинамической системы равна нулю при температуре абсолютного нуля. Не очень хорошая теорема, поскольку хаотическое движение частиц неустранимо и, значит, равенство нулю абсолютной температуры невозможно.

Или другая формулировка: Теорема Нернста: Всякий термодинамический процесс, протекающий при фиксированной температуре в сколь угодно близкой к 0 ни должен сопровождаться изменением энтропии S, т.е. Изотерма совпадает с предельной адиобатой.

16. Вероятность дискретного события. Условие нормировки.

. Здесь индекс 1 соответствует вероятности появления белого шара, индекс 2 – появления черного (или наоборот). Кстати, приведенное равенство называется условием нормировки вероятностей. Но по аналогии с кубиком, вероятность достать белый шар равна , где – число одинаковых белых шаров, – число черных шаров.