3. Усвоение новых знаний.

• Необратимые процессы в природе.

Рассмотренные нами физические процессы являются необратимыми, т.е. без вмешательства извне они не могут протекать в обратном направлении.

Процесс называют обратимым, если он допускает возможность возвращения системы в первоначальное состояние без каких-либо изменений в окружающей среде. Необратимыми называются такие процессы, которые самопроизвольно могут протекать только в одном определенном направлении; в обратном направлении они могут протекать только как одно из звеньев более сложного процесса. Необратимыми являются все рассмотренные нами сегодня процессы: изотермический, изобарный, изохорный и адиабатный. Например, при изотермическом сжатии газа часть теплоты через стенки цилиндра передается окружающей среде, и она уже никогда самопроизвольно не вернется к газу и не превратится в механическую энергию поршня. Все процессы в природе сопровождаются теплопроводностью и трением и поэтому необратимы.

• Второе начало термодинамики.

Положение о необратимости естественных процессов в природе представляет собой одно из общих выражений второго закона (начала) термодинамики. Этот закон, как и всякий фундаментальный закон, представляет собой обобщение большого числа опытных фактов. Он не может быть выведен теоретически и принимается как постулат.

Существует много различных формулировок второго закона термодинамики, отличающихся по форме, но одинаковых по существу. Физический смысл этого закона наиболее ясно раскрывается в формулировке немецкого физика Р.Клаузиуса (1822-1888):Теплота не может переходить сама по себе от тела, менее нагретого к телу более нагретому.

Второе начало термодинамики накладывает ограничения на превращения внутренней энергии в механическую энергию. Невозможно построить машину, которая бы совершала работу только за счет получения теплоты из окружающей среды. Такую воображаемую машину называют «вечным двигателем второго рода». Поэтому второй закон термодинамики часто формулируют так: «Вечный двигатель второго рода невозможен».

Итак, если первый закон термодинамики отрицает возможность существования машины, с помощью которой можно было бы получать энергию из ничего, то второй закон термодинамики отрицает возможность создания машины, способной выполнять работу за счет охлаждения одного тела.

4. Закрепление новых знаний.

• Ответить на вопросы.

1. Какие процессы называются необратимыми? Назовите наиболее типичные необратимые процессы.

2. Приведите примеры необратимых процессов, о которых мы сегодня еще не упоминали.

3. Сформулируйте второй закон термодинамики.

4. Если бы реи потекли вспять, означало бы это нарушение закона сохранения энергии?

• Записать в конспект.

Необратимыми называются такие процессы, которые могут самопроизвольно протекать только в одном направлении; в обратном направлении они могут протекать только как одно из звеньев более сложного процесса.

Второй закон термодинамики:

• Невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача теплоты от холодного тела к горячему (Клаузиус).

• Вечный двигатель второго рода невозможен (Оствальд).

• Стимулирование мыслительной деятельности.

Учитель: «Изучая первый и второй законы термодинамики, мы в очередной раз вплотную подошли к наиболее общим законам природы – законам диалектики. Эти законы изучает наука – философия. Существует три закона диалектики: 1 закон – закон единства и борьбы противоположностей; 2 закон – закон перехода количественных изменений в качественные; 3 закон – закон отрицания отрицания. Вы наблюдали на опытах, что энергия упорядоченного движения тела как целого превращается в энергию неупорядоченного теплового движения слагающих его молекул. Вспомните явления затухания колебаний маятника, нагревание тел от трения. Здесь легко просматриваются первые два закона диалектики. В процессе колебаний, например, потенциальная и кинетическая энергии, являясь видами механической энергии (единство), превращаются друг в друга (борьба противоположностей). Чем больше становится кинетическая энергия по мере приближения к положению равновесия, тем меньше становится потенциальная энергия; по мере увеличения скорости маятника, уменьшается его ускорение и координата; чем дольше колеблется маятник, тем меньше становится амплитуда колебаний (переход количественных изменений в качественные изменения). Факт необратимости всех макроскопических процессов в природе иллюстрирует в новом свете закон отрицания отрицания. В бесконечной череде процессов в живой и неживой природе, в жизни человека и общества нет дороги вспять, нет абсолютных повторений прошлого. Самые трагические из необратимых процессов – старение и смерть организмов, заставляют человека задумываться о смысле жизни, о сотворении мира, о бесконечности времени и пространства, о познаваемости мира, о душе и теле, об эволюции Вселенной. Законы (начала) термодинамики приводят ученых к выводу, что если Вселенная бесконечна, то степень беспорядка (энтропия) увеличивается с течением времени. Постепенно остынет Солнце, звезды погаснут, погибнет биологическая жизнь. Что будет потом? Что или Кто может пустить ее на новый виток существования, и каким он будет? На эту вечную тему и у меня родилась своя интерпретация. Она навеяна рассказом А.Азимова «Последний вопрос».