Термодинамика
14. Внутренняя энергия идеального газа:
.
15. Первое начало термодинамики:
,
где
Q
- теплота, сообщенная системе (газу);
- изменение внутренней энергии системы;
A
- работа, совершенная системой против
внешних сил.
16. Работа расширения газа:
в общем случае
;
при изобарическом
процессе
;
при изотермическом
процессе
;
при адиабатическом
процессе
или 
,
где - показатель адиабаты.
17. Термический к.п.д. цикла
,
где
- теплота, полученная рабочим телом от
нагревателя;
- теплота, переданная рабочим телом
охладителю.
18. Термический к.п.д. цикла Карно:
.
где
и
- термодинамические температуры
нагревателя и охладителя.
19. Второй закон термодинамики определяет направление происходящих в природе процессов, связанных с превращением энергии. Существует несколько формулировок данного закона:
Р. Клаузиус: Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от холодного тела к горячему.
У. Томсон (Кельвин): В природе невозможен процесс, единственным результатом которого была бы механическая работа, совершенная за счет охлаждения теплового резервуара.
М. Планк: В природе невозможен процесс, единственным результатом которого был бы переход теплоты полностью в работу.
Данный закон отрицает возможность использования запасов внутренней энергии какого-либо источника без перевода его на более низкий температурный уровень, т.е. без холодильника.
Второе начало термодинамики утверждает невозможность построения вечного двигателя второго рода – двигателя работающего за счет охлаждения какого-либо одного тела.
Приведенное
количество теплоты
- величина равная отношению теплоты
,
полученной телом при изотермическом
процессе, к температуре
,
при которой происходит теплопередача.
Приведенное
количество теплоты, сообщаемое телу на
бесконечно малом участке процесса,
равно
.
В любом обратимом круговом процессе
приведенное количество теплоты,
сообщаемое телу, равно нулю
. (19.1)
Поскольку интеграл
по замкнутому контуру равен нулю,
подынтегральное выражение является
полным дифференциалом некоторой функции
состояния
. (19.2)
Эта
функция называется энтропией. Единица
измерения энтропии –
(Дж/К).
Энтропия S - функция, характеризующая направление протекания самопроизвольного процесса в замкнутой термодинамической системе.
Из формулы (19.1) следует, что для обратимых процессов изменение энтропии
,
. (19.3)
В термодинамике доказывается, что энтропия системы, совершающей необратимый цикл, возрастает
,
. (19.4)
Соотношения (19.3) (19.4) можно представить в виде неравенства Клаузиуса
,
. (19.5)
Неравенство Клаузиуса является математическим выражение второго начала термодинамики: Энтропия замкнутой системы может либо возрастать (в случае необратимых процессов), либо оставаться постоянной (в случае обратимых процессов).
20. Приращение
энтропии
определяется формулой (интегралом
приведенных теплот):
,
где
- тепло, подведенное к системе при
изотермическом процессе.