3) Адиабатный процесс, процесс, происходящий в физической системе без теплообмена с окружающей средой.

Если термодинамический процесс в общем случае являет собой три процесса - теплообмен, совершение системой (или над системой) работы и изменение её внутренней энергии,то адиабатический процесс в силу отсутствия теплообмена (ΔQ = 0) системы со средой сводится только к последним двум процессам. Поэтому, первое начало термодинамики в этом случае приобретает вид

, где  — изменение внутренней энергии тела,  — работа, совершаемая системой,  — теплота, полученная системой.

Энтропия (S) системы в обратимом адиабатическом процессе не меняется

, где T - температура системы.

 

Примерами адиабатных процессов могут служить процессы сжатия воздуха в цилиндре воздушного огнива, в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. В соответствии с первым законом термодинамики, при адиабатном сжатии изменение внутренней энергии газа равно работе внешних сил А:

Так как работа внешних сил при сжатии положительна, внутренняя энергия газа при адиабатном сжатии увеличивается, его температура повышается.

    При адиабатном расширении газ совершает работу A' за счет уменьшения своей внутренней энергии:

Поскольку при адиабатном сжатии температура газа повышается, то давление газа с уменьшением объема растет быстрее, чем при изотермическом процессе. Понижение температуры газа при адиабатном расширении приводит к тому, что давление газа убывает быстрее, чем при изотермическом расширении.

4 ) Цикл Карно, обратимый круговой процесс, в котором совершается превращение теплоты в работу (или работы в теплоту). Цикл Карно состоит из последовательно чередующихся двух изотермических и двух адиабатных процессов.

П ри постоянной разности температур (T₁ — T₂) между нагревателем и холодильником рабочее тело совершает за один цикл Карно работу

Эта работа численно равна площади ABCD, ограниченной отрезками изотерм и адиабат, образующих цикла.

к оэффициент полезного действия тепловой машины Карно равен

среди всех возможных циклов, осуществляемых в одном и том же температурном интервале (T1 — T2). В этом смысле кпд цикл Карно служит мерой эффективности др. рабочих циклов.

5) Неэквивалентность взаимных превращений теплота ↔ полезная работа. Доделать

Вечный двигатель второго рода — машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики.

Д емон Максвелла — мысленный эксперимент 1867 года, а также его главный персонаж — гипотетическое разумное существо микроскопического размера, придуманное Джеймсом Максвеллом с целью проиллюстрировать кажущийся парадокс Второго начала термодинамики.

Таким образом, получается, что демон Максвелла позволяет нагреть правую часть сосуда и охладить левую без дополнительного подвода энергии к системе. Энтропия для системы, состоящей из правой и левой части сосуда, в начальном состоянии больше, чем в конечном, что противоречит термодинамическому принципу неубывания энтропии в замкнутых системах (см. Второе начало термодинамики)

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не должна равняться 0.

Энтропия — мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов.

Энтропия по Клаузиусу. . Он определил изменение энтропии термодинамической системы при обратимом процессе как отношение общего количества тепла ΔQ к величине абсолютной температуры T (то есть тепло, переданное системе, при постоянной температуре):

где dS — приращение энтропии; δQ — минимальная теплота, подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса.