19. Математическое выражение второго начала термодинамики. Основные следствия.

Все явления природы, связанные с превращением энергии имеют необратимый характер. Обобщающим законом необратимости процессов в природе является принцип возрастания энтропии изолированных систем. В основу второго начала термодинамики положен постулат: «работа может быть непосредственно и полностью превращена в теплоту путем трения или электронагрева.»

Эти формулировка подчеркивает специфичность теплоты при ее превращениях. В теплоту полностью превращаются все виды энергии. Превращения же теплоты всегда сопровождаются процессами, компенсирующими эти превращения. В тепловом двигателе такой компенсацией является передача некоторой части теплоты источнику низшей температуры (холодному источнику); в холодильных машинах такой компенсацией являются затраты работы.

Анализ постулата второго начала термодинамики приводит к некоторым весьма важным следствиям.

Следствие I. Невозможно осуществление полного превращения теплоты работу, т.е. нельзя создать вечный двигатель второго рода (Perpetuum mobile II рода) с коэффициентом полезного действия равным единице

Следствие II. КПД реального теплового двигателя и холодильный коэффициент реальной холодильной машины, в которых осуществляются циклы при температурах внешних источников Т1 и Т2 , всегда меньше КПД и холодильного коэффициента обратимых тепловых машин, циклы в которых осуществляются между теми же внешними источниками

h < hобр ; c < cобр

Следствие III. Абсолютный нуль по термодинамической абсолютной шкале температур (шкала Кельвина) недостижим ().

Поскольку КПД любого теплового двигателя и даже работающего по эталонному циклу Карно всегда меньше 1

и в случае, если горячий источник теплоты имеет положительную температуру по термодинамической абсолютной шкале температур (), справедливо утверждение

Математическое выражение второго начала термодинамики

При наличии второго начала термостатики (принцип существования энтропии) итоговое математическое выражение второго начала термодинамики (принцип возрастания энтропии) в дифференциальной и интегральной формах, как принципа возрастания энтропии систем имеет следующий вид: