27.Понятие термодинамического равновесия и температуры. Теплота. Внутренняя энергия и работа. Первое начало термодинамики.

Всякая термодинамическая система в любом состоянии обладает внутренней энергией- энергией теплового (поступательного, вращательного и колебательного) движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия. Возможны 2 способа изменения внутренней энергии термодинамической системы при ее взаимодействии с внешними телами : путем совершения работы и путем теплообмена. Известно, что в процессе превращения энергии выполняется закон сохранения энергии. Поскольку тепловое движение тоже механическое, то при всех превращениях должен выполняться закон сохранения энергии не только внешних, но и внутренних движений. В этом заключается качественная формулировка закона сохранения энергии для термодинамической системы . 1-ое начало термодинамики. Количественная его формулировка : количество теплоты DQ, сообщенное телу , идет на увеличение его внутренней энергии DU и на совершение телом работы DA , т.е. DQ=DU+DA. Из этого следует : невозможен вечный двигатель первого рода, т.е. такой двигатель , который завершил бы работу «из ничего», без внешнего источника энергии . Многочисленные опыты показывают , что все тепловые процессы необратимы в отличие от механического движения . Термодинамические процессы необратимы. (например: расширение газа в пустоту). Всякая предоставленная самой себе система стремится перейти в состояние термодинамического равновесия , в котором тела покоятся друг относительно друга, обладая одинаковыми температурами и давлением . Достигнув этого состояния, система сама по себе из него не выходит. Значит все термодинамические процессы приближающиеся к тепловому равновесию, необратимы. В системе тел , находящихся в термодинамическом равновесии , без внешнего вмешательства невозможны никакие реальные процессы. Следовательно, с помощью тел , находящихся в термодинамическом равновесии , невозможно совершить никакой работы, т.к. работа связана с механическим движение , т.е. с переходом тепловой энергии в кинетическую.

28.Второе начало термодинамики. Энтропия. Деградация энергии.

Утверждение о невозможности получения работы за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии , составляет сущность второго начала термодинамики. Двигатель, работающий только за счет энергии, находящихся в тепловом равновесии тел, был бы для практики вечным двигателем. Второе начало термодинамики исключает возможность создания такого вечного двигателя второго рода. Необратимость тепловых процессов имеет вероятностный характер. Самопроизвольный переход тела из равновесного состояния в неравновесное не невозможен, а лишь подавляюще маловероятен. В конечном результате необратимость тепловых процессов обуславливается колоссальностью числа молекул, из которых состоит тело. Количественной характеристикой теплового состояния тела является число микроскопических способов , которыми это состояние может быть осуществлено. Это число называется статистическим весом состояния ; обозначим его буквой Г. тело представленное самому себе , стремится перейти в состояние с большим статистическим весом. Принято пользоваться не самим числом Г, а его логарифмом, который еще умножается на постоянную Больцмана К. Определенную таким образом величину называют энтропией тела.

S=кlnГ. Было введено это понятие Клаузисом в 1865 для определения меры рассеивания. Энтропия в статистической физике - это мера вероятности осуществления какого- либо макроскопического состояния. В теории информации энтропия- это мера неопределенности какого- либо опыта (испытания), который может иметь различные исходы. Закон, определяющий направление тепловых процессов, можно сформулировать как закон возрастания энтропии : для всех происходящих в замкнутой системе тепловых процессов энтропия системы возрастает ; максимально возможное значение энтропии замкнутой системы достигается в тепловом равновесии :DS³0. Данное утверждение принято считать количественной формулировкой второго закона термодинамики, открытого Клаузисом. Идеальному случаю- полностью обратимому процессу замкнутой системы- соответствует не изменяющаяся энтропия. Все естественные процессы происходят так, что вероятность состояния возрастает , что означает переход от порядка к хаосу. Значит энтропия характеризует меру хаоса, которая для всех естественных процессов возрастает. В этой связи закон о невозможности вечного двигателя второго рода , закон о стремлении тел к равновесному состоянию получают свое объяснение. Почему механическое движение упорядочено, а тепловое беспорядочно. На незамкнутые системы