Контрольные вопросы:

1. Расскажите о принципах построения теплового двигателя и о его КПД.

2. Расскажите о цикле Карно.

3. От чего зависит КПД цикла Карно?

Необратимые процессы. Понятие о втором начале термодинамики

Первое начало термодинамики ограничивает получение работы большей, чем затрачено энергии. Тем самым оно исключает возможность создания "вечного двигателя" первого рода. Однако возможны не все процессы, находящиеся в согласии с первым началом термодинамики. Так холодная вода не сможет передать теплоту опущенному в нее горячему телу и нагреть его еще больше. Это явление не противоречит первому началу термодинамики, но в природе такой процесс самопроизвольно не происходит.

Самопроизвольными называют такие процессы, которые происходят без воздействия внешних тел. Самопроизвольные процессы в изолированной системе всегда происходят в направлении перехода от маловероятного состояния к более вероятному состоянию.

Процессы, обратные которым самопроизвольно не происходят, называют необратимыми. Необратимым, например, является процесс заполнения газом всего представленного ему объема. Механические движения, происходящие без трения,обратимы. Реальные же процессы (с учетом трения) необратимы. Так, например, колебания маятника затухают, механическая энергия уменьшается, а температура маятника и окружающей среды увеличивается. Процесс превращения механической энергии во внутреннюю энергию необратим. Необратимость процессов объясняется ничтожно малой вероятностью событий противоположных процессов.

Главная особенность циклического теплового двигателя состоит в том, что рабочее тело обязано отдать часть полученной теплоты холодильнику. Отсюда второе начало термодинамики, высказанное Кельвином в 1851 году: в циклически действующей тепловой машине невозможен процесс, единственным результатом которого, было бы преобразование в механическую работу всего количества теплоты, полученного от источника энергии-нагревателя.

Второе начало термодинамики непосредственно связано с необратимостью процессов в природе, т.к. количество теплоты из холодильника самопроизвольно не может переходить к нагревателю.

Клаузиус сформулировал второе начало термодинамики следующим образом: невозможен процесс, единственным результатом которого была бы самопроизвольная передача энергии от холодного тела к горячему

Второе начало термодинамики применимо лишь к системам, состоящим из очень большого числа частиц. Второе начало термодинамики позволяет понять, почему некоторые источники энергии, находящиеся вокруг нас, бесполезны (энергия воды, атмосферы). Подсчитано, что понижение температуры мирового океана на 1^ОС позволило бы получить энергию для современной промышленности на 10 тыс. лет.

Двигатель, который мог бы совершать работу за счет подведенной энергии без холодильника, получил название "Вечный двигатель второго рода". Такой двигатель запрещен вторым началом термодинамики.

Контрольные вопросы:

1. Что такое самопроизвольные и необратимые процессы? Приведите примеры этих процессов.

2. Изложите второе начало термодинамики.

3. Что объясняет второе начало термодинамики?