20.2 Прямой необратимый цикл Карно.

Все реальные процессы являются необратимыми, так как всегда сопровождаются дополнительными потерями энергии в окружающую среду, то есть:

,

поэтому

или

,

откуда окончательно для необратимых процессов:

Для необратимых процессов dQ TdS.

Рассмотрим гипотетический цикл, часть которого (1-а-2) является обратимой, а оставшаяся (2-в-1)- необратимой. Суммарно такой процесс является необратимым. Для элементарного прямого необратимого цикла Карно:

Проинтегрируем это уравнение по замкнутому контуру

, откуда ∆S=S₂-S₁>

Или после дифференцирования

Таким образом, в необратимых процессах изменение энтропии всегда больше, нежели в обратимых процессах.

20.3 Тепловая смерть Вселенной.

Клаузиус предположил, что все реальные (необратимые) процессы в масштабах Вселенной суммарно являются адиабатными, у которых по определению dQ = 0 и , следовательно ,

Это равнение называют математической формулировкой второго закона термодинамики:

энтропия в адиабатически изолированных системах всегда возрастает.

Энтропия – это мера неупорядоченности системы. Так величина энтропии вещества в различных агрегатных состояниях соотносится как:

S_газа>S_жидк>S_тв.тел.

По Клаузиусу, теплота, переходя от более нагретых тел к менее нагретым телам, будет излучаться в космическое пространство, передаваться другим космическим телам, и ,через какое-то время, температура во Вселенной должна выровняться.Но для преобразования теплоты в работу необходимо иметь как минимум два источника теплоты (ВИТ и НИТ), а так как температура НИТ и ВИТ будет одинаковой, то преобразование теплоты в работу станет невозможным. Именно эта потеря энергией способности к преобразованиям называется тепловой смертью Вселенной.

Критика тепловой смерти Вселенной.

С философской точки зрения, у любого конца, есть свое начало, а в масштабах бесконечного вселенского времени таких чередований «начало-конец», «конец-начало», должно быть бесчисленное множество. Эта позиция хорошо согласуется с современной теорией пульсирующей Вселенной.Факт разбегания Вселенной установили по так называемому«красному смещению» (эффект Доплера): излучение удаляющихся тел смещается в красную часть спектра, а приближающихся – в фиолетовую («фиолетовое смещение»).

С точки зрения статистической физики критику тепловой смерти дал Больцман, по которому термодинамическое состояние системы – это её наиболее вероятное состояние. Но наряду с наиболее вероятными состояниями, есть маловероятные, называемые флуктуациями. Процессы с dS>0 –это наиболее вероятные, но должны быть и флуктуации с dS<0, компенсирующиенаиболеевероятные события.

И, наконец, последний аргумент. Строение Вселенной только начинает изучаться, поэтому считать ее адиабатической системой преждевременно…