9.7 Термодинамиканың екінші бастамасы
Термодинамиканың бірінші бастамасы энергияның сақталу және түрлену заңдарын сипаттағанымен, термодинамикалық процестердің жүру бағытын анықтауға мүмкіндік бермейді. Бұл бастама нәтижесі қандай да бір денеден алынған жылуды толығымен жұмысқа айналдыратын процестің мүмкіндігін жоққа шығармайды. Мысалы, термодинамиканың бірінші бастамасы бойынша белгілі жылу көзін суыту арқылы периодты жұмыс істейтін (мұхиттардың ішкі энергиясы есебінен) машина жасауға болады. Мұндай қозғалтқыш екінші текті мәңгі қозғалтқыш деп аталады.
Көптеген эксперименттердің нәтижелерін талдай отырып, ғалымдар екінші текті мәңгі қозғалтқыш жасау мүмкін емес деген тұжырымға келді. Бұл тұжырымдама термодинамиканың екінші бастамасы деген аталды.
Термодинамиканың екінші бастамасының өзара эквивалент бірнеше тұжырымдама бар. Келесі екі тұжырымдаманы талдайық:
жылуды толығымен жұмысқа айналдыратын периодты жылу машинасын жасау мүмкін емес
;
(9.15)
жылу өздігінен температурасы жоғары денеден температурасы төмен денеге ғана өтуі мүмкін
.
(9.16)
Бірінші
формула екі тұжырымдаманы да түсіндіреді.
Егер
болса (машина суытқышқа жылу бермесе),
онда
,
яғни, T2
= 0,
бірақ абсолюттік нөлге тең температура
алу мүмкін емес.
Егер
болса
(жұмыс денесі қыздырғыштан алған жылу
мөлшерін толығымен суытқышқа берсе),
онда
,
яғни,
және
.
Бұлай болуы мүмкін емес.
Термодинамиканың екінші бастамасы бірінші бастама секілді барлық жағдайда орындалатын әмбебап заң емес. Термодинамиканың бірінші бастамасы жылулық процестерге арналған энергияның сақталу заңы болағандықтан, оны кез-келген жүйе үшін қолдануға болады. Ал термодинамиканың екінші бастамасын өлшемдері шектеулі оқшауланған жүйелерге ғана қолдануға болады.
Әдебиеттер:
Негізгі: 1 [337-366], 2 [125-141], 3 [165-181].
Қосымша: 12 [96-103].
Бақылау сұрақтары:
Қайтымды және қайтымсыз процестердің қандай айырмашылықтары бар?
Нақты процестер неліктен қайтымсыз болады?
3. Карно циклін
диаграммада график түрінде көрсет.
4. Тұйық жйне тұйық емес жүйелердің энтропиясы қалай өзгере алады?
10-дәріс
Нақты газдар мен булар
Абстракциялық идеал газ ұғымын енгізу молекула-кинетикалық теорияны жасауға, тасымалдау құбылыстарын зерттеуге, жылусыйымдылықтарды есептеу мәселесін шешуге т.б. мүмкіндік берді. Төменгі қысымдар мен температураларда бұл теорияның қорытындылары эксперимент нәтижелерін жақсы түсіндіреді.
Қысым үлкен болғанда газ қатты сығылып, молекулалардың көлемдерінің қосындысы газдың көлемімен шамалас болады. Сонымен қатар, молекулалардың бір-бірінен қашықтығы молекуааралық күштер әсер ететін шамаға дейін азаяды.
10 Ван-дер-Ваальс теңдеуі
Нақты газдардың күй теңдеуінде молекулалардың көлемі мен молекулааралық күштер ескерілуі керек. Сондықтан голландиялық физик Ван-дер-Ваальс идеал газ күйінің теңдеуіне екі түзету енгізді. Сол түзетулерді талдайық.