1.Термодинамиканың екінші заңы –екінші текті мәңгі двигательдің мүмкін еместігі жайында тұжырымның мәнін түсіндіріңіз

Термодинамиканың екінші заңы

Термодинамиканың екінші заңы табиғаттағы процестердің жүру бағытын көрсетеді.Өзін қоршаған кеңістікте ешқандай қалдық өзгерістер болмайтындай түрде жүретін термодинамикалық процесті қайтымды процесс деп атайды. Қайтымды процесс кезінде термодинамикалық жүйе бастапқы күйіне қайта келеді.Сыртқы ортада өзгерістер қалатындай түрде жүретін процесті қайтымсыз процесс деп атайды. Қайтымсыз процесс кезінде жүйе бұрынғы күйіне қайтып келмейді. Үйкеліс, кедергі күштерімен жүретін процестер қайтымсыз процесс болып табылады.Жылу алмасу кезінде жүретін процесс қайтымсыз процесс болып табылады.Термодинамиканың бірінші заңы процестердің бағыты мен теңдік күйі жайлы мағлұмат бермейді. Мұны түсін-діру үшін термодинамиканың екінші заңы колданылады. Термодинамиканың екінші заңы да бірінші заң сияқты адамзат өміріндегі тәжірибелер негізінде туған. Оның қалыптасуына жылу машиналарының пайдалы әсер коэффициентін анықтау, есептеу кезіндегі зерттеулер көп әсер етті.

Термодинамиканың екінші заңы саналатын қорытынды Қарноның 1824 жылы “Оттың қозғаушы куші және сол күшті үдететін машина туралы ойлану” деген еңбегінде алғаш ғылы-ми тұрғыдан көрсетілді. Осы ойды 1850 жылы Клаузиус математи-калық өрнекпен дәлелдей келіп, жылу салқын денеден өздігінен ыстық денеге ауыспайды деген пікір айтты. Ал, 1854 жылы Кельвин кез келген денедегі жылуды басқа қосымша эрекет етпестен,тек салқындату салдарынан ғана жұмысқа айналдыруға болмайды десе, Оствальд екінші тектегі мэңгілік двигательді жасау мүмкін емес деді.Жоғарыда келтірілген тұжырымдардың әрқайсысының термодинамиканың екінші заңына пара-пар екенін дәлелдеу қиын емес. Егер олардың біреуін негізгі постулат ретінде алса, қалғандары соньщ салдары болып шығады.Әрбір макроскопиялық система көптеген бөлшектерден тұрады. Ал мұндай системаларға ықтималдық теориясының заңдары қол-данылады. Егер табиғи процестердің бәріне де нақ осы тұрғыдан қарасақ, кез келген процестін, өзгерістің ықтималдығы аз жағдай-дан ықтималдығы көбірек жаққа ұмтылатыны анық. Мұндай пікір де термодинамиканың екінші зааына анықтама бола алады. Дәл осы секілді, диффузия салдарынан екі не онан да көп газдардың өзара еркін араласуы, жылу алмасу нәтижесінде ыстық денедегі жылудың салқын денеге ауысуы, тағы да басқа процестер зерттелетін система күйінің ықтималдығымен тығыз байланысқан. Термодинамикада ықтималдық теориямен қатар статистика да қолданылады. XIX ғасырдын, екінші жартысында статистикалық сипатты пайдаланып, термодинамика екінші заңының мәні толық ашылып, дәлелденді. Бұл салада, елеулі еңбек еткен ғалымдар Больцман, Гиббс, Смолуховский тағы басқалар.Термодинамиканың екінші заңы система күйлерін сипаттайтын параметрлерді үйлесімді жүйеге келтіреді, оны ұтымды пайдалану берілген сауалға жауап тауып қана қоймай, физикалық химияда маңызды орын алатын, түбегейлі нәтиже және басқа құнды деректер алуға көмектеседі.Термодинамиканың екінші заңы тыйым салатын процестерді пайдалана отырып, мысалы, мұхит сияқты іс жүзінде энергиясы сарқылмайтын денеден алынған жылудың есебінен жұмыс атқаратын двигатель жасауға болар еді. Іс жүзінде мұндай двигатель мәңгі двигателге пара-пар болар еді. Сондықтан кейде екінші бастаманы былай да тұжырымдайды: екінші текті перпетиуум мобиле жасау мүмкін емес, яғни периодты істеп, бір резервуардан жылу алатын және ол жылуды толығынан жұмысқа айналдыратын двигатель жасау мүмкін емес. Термодинамиканың екінші заңы. Клаузиус айтуынша жылу барлық уақыт ыстық денеден суыққа қарай ұзатылады. Бұл жағдай динамиканың екінші заңының келіп шығуына алып келеді.Динамиканың екінші заңына қарағанда барлық мүшелер өз- өзінен өзгеріп теппе- теңдікке ынтылады.Мәселен су жоғарыдан төменге ағады ерітінділер тегіс араласады тірі организімдер мәлім жасқа жеткенде қартая бастайды т.б.Энтропия-бұл ішкі өзгерістер мағынасын береді жүйелердің энтропиясы оларды теппе-теңдікке жақындату өлшемі. Керісінше, механикалық энергияны жылулыққа айналдыру деген реттік энергияны ретсіздік энергияға айналдыру деп айтуға болады.Осы мәселенің шешімін тапқан атақты физик Людвиг Больцман. Ол энтропияның физикалықмағынасын ашып және энтропия мен ықтимал-дықтың байланысын анықтады. Больцманның тағайындауы бойынша, энтропияның қарапайым статистикалық түсініктемесі болады. Больцман энтропияны молекулалық деңгейде зерттеу үшін қарапайым ойша келесі эксперимент ұсынды.2 текті Мәңгілік қозғалтқыш жобаланған.2-текті қозғалтқыштар айналадағы денелерден (мұхиттан,атмосферадан,және басқа сарқылмайтын жылу көздерінен ) алынатын жылуды толығымен жұмысқа айналдыруға негізделген.Бірақ мұндай машиналар Термодинамиканың екінші бастамасына қайшы келеді.Мәңгілік қозғалтқышты табиғи энергия қорының есебінен жұмыс істейтін «жалған» мәңгілік қозғалтқышпен шатастырмау керек.Мұндай механизмдер ұзақ уақыт (тозып біткенше ғана) жұмыс істей алады.