2. Температура. Поняття температури

Поняття температури вводиться для характеристики різної ступені прогрітості тіл. Уявлення про температуру увійшло в науку через засоби чуттєвих сприйнять людини. Усі ці чуттєві сприйняття є суб’єктивними і неточними. В основу кількісного визначення температури покладено фізичні явища, вільні від суб’єктивізму (тепловий рух частинок, з яких складаються тіла або системи). Рух таких частинок приводить до нагрівання тіла. Рівновісність цього руху у всіх напрямках приводить до того, що макроскопічна система, представлена сама собі, приходить у стан термодинамічної рівноваги, для якого має зміст поняття температури, тобто визначення температури повинно базуватися на величині, яка б характеризувала стан тіла і яка була б однакова у будь-яких двох тіл, що знаходяться в тепловій рівновазі один з іншим. Цією властивістю володіє кінетична енергія поступального руху мікрочастинок тіла, яка вибирається мірою температури.

Розглянемо температуру газу:

з рівнянь (17) і (18) знаходимо:

,

N – число молекул:

,

,

,

k – стала Больцмана:

.

Знаходимо зв’язок між температурою і середньою кінетичною енергією поступального руху його молекул:

, (19)

Тоді на основі рівняння (19) середня швидкість теплового поступального руху (середня квадратична швидкість) молекул газу:

, (20)

m – маса молекул.

Згідно з рівнянням (19), абсолютна температура тіла є мірою середньої кінетичної енергії поступального руху молекул. Тоді абсолютному нулю відповідає температура, при якій поступальний рух молекул зупиняється.

На основі рівняння (19) знаходимо, що температурі 1К відповідає кінетична енергія поступального руху:

~Е,

1К~ .

5.Другий закон термодинаміки

У 1924 році французький вчений Карно стверджував: будь-яка теплова машина окрім нагрівача і робочого тіла повинна мати холодильник, де температура холодильника менша за температуру нагрівача. Усі виводи Карно виражають другий закон термодинаміки.

Перше формулювання другого закону термодинаміки було сформоване у 1850 році Клаузіусом: неможливий такий процес, при якому теплота самовільно переходила б від тіл більш холодних до тіл більш нагрітих.

Незалежно від Клаузіуса, англійський фізик Томпсон у 1861 році сформулював інше формулювання: неможливий круговий процес, єдиним результатом якого було б виконання роботи за рахунок охолодження теплового резервуара (тіла або системи тіл, що знаходяться в стані термодинамічної рівноваги і володіють запасом внутрішньої енергії). Згідно з Томпсоном: вічний двигун другого роду неможливий.

Другий закон термодинаміки: ентропія замкненої системи при будь-якому реальному процесі або збільшується, або залишається незмінною ( ).

В стані рівноваги ентропія досягає максимуму і ніякі макропроцеси неможливі. Не дивлячись на свою загальність, другий закон термодинаміки не має абсолютного характеру і відхилення від нього є закономірним, наприклад, броунівський рух важких частинок, або рівновісне теплове випромінення великих тіл або самостійна зміна температури і тиску в рівновісній системі та інше.

.