Вопрос 49: Второй закон термодинамики.

Первый закон термодинамики, являющийся законом сохранения и пре-вращения энергии, не позволяет определять направление протекания термо-динамических процессов. Обобщение результатов многочисленных экспери-ментов привело к установлению второго закона термодинамики. Существует несколько эквивалентных его формулировок.

1. Формулировка Клаузиуса. Невозможны такие процессы, единст-венным конечным результатом которых был бы переход теплоты от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

2. Формулировка Кельвина. Невозможны такие процессы, единст-венным конечным результатом которых явилось бы отнятие от некоторо-го тела определенного количества теплоты и превращение этой теплоты в работу. Это положение часто формулируют так: невозможен вечный двига-тель второго рода – периодически действующее устройство, которое получа-ло бы теплоту от резервуара и полностью превращало бы ее в работу.

3. Энтропия изолированной системы при любых происходящих в ней процессах не может убывать:

dS  0 .

(2.80)

Эта формулировка вытекает из статистического смысла энтропии и формулы Больцмана (2.76). Стремясь к равновесию, система переходит к наиболее ве-роятному состоянию. Оно характеризуется наибольшим набором микросо-стояний, отвечающих определенным, неизменным во времени внешним ус-ловиям, т. е. наибольшему статистическому весу Ω.

Из второго закона термодинамики следует, что в необратимом элемен-

тарном процессе

dS 	Q	.	(2.81)
	T

В обратимом процессе в (2.81) следует ставить знак равенства. Таким обра-зом, основное соотношение термодинамики, объединяющее в себе первый и второй законы, можно записать на основе (2.81) в виде:

TdS  dU A.

(2.82)

Для необратимых процессов в (2.82) записывают неравенство, для обрати-мых – равенство.