Второй закон термодинамики

Первый закон термодинамики рассматривает количественное соотношение между теплотой q и работой l и не рассматривает качественную сторону процесса:

1) не указывает условий превращения теплоты в работу;

2) не указывает направления процесса, нельзя определить его характер и конечный результат;

3) не указывает, передаётся ли теплота от горячего источника к холодному или наоборот.

Второй закон термодинамики определяет направление, по которому протекают термодинамические процессы и устанавливает возможные пределы превращения теплоты в работу при круговых процессах, поэтому он дополняет первый закон термодинамики.

Существует много формулировок второго закона термодинамики.

Французский физик Сади Карно в 1824 г. сформулировал второй закон термодинамики следующим образом: «Повсюду, где имеется разность температур, может происходить возникновение работы».

Немецкий физик Рудольф Клаузиус в 1850 г. дал следующую формулировку: «Теплота не может переходить сама по себе от одного тела к другому, имеющему температуру более высокую, чем первое тело».

Австрийский физик Людвиг Больцман сформулировал второй закон термодинамики так: «Природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным».

И, наконец, современная формулировка второго закона термодинамики звучит следующим образом: «Любой реальный самопроизвольный процесс является необратимым».

Физический смысл второго закона термодинамики может быть пояснен при помощи выражения

, (4.17)

т.е. энтропия изолированной термодинамической системы может оставаться постоянной, если в системе протекают обратимые процессы, или возрастать при протекании в ней необратимых процессов, но ни при каких условиях не может уменьшаться.

Знак равенства в выражении (4.17) относится к обратимым процессам, а знак > – к необратимым.

Все действительные термодинамические процессы являются нео-братимыми, поэтому энтропия изолированной термодинамической системы всегда возрастает, следствием чего является снижение работоспособности системы.