Второе начало термодинамики для обратимых процессов

Выражение (11,42) является математической записью второго начала термодинамики для обратимых процессов. Подставляя в уравнение первого начала термодинамики (П,7) вместо 6Q равную величину TdS из уравнения (11,42), получим аналитическое выражение первого и второго законов термодинамики для обратимых процессов [c.71]

Второе начало термодинамики для обратимых процессов [c.111]

Получим математическую формулировку второго начала термодинамики для необратимых процессов. Пусть из состояния 1 в состояние 2 система может перейти как посредством необратимого процесса (а), так и обратимого (б) (рис. 25). Согласно первому началу термодинамики для необратимого процесса получаем [c.113]

Для обратимых процессов второе начало термодинамики выступает как закон о существовании и сохранении энтропии. При обратимых процессах в адиабатно-изолированной системе энтропия согласно уравнению (11,91) остается постоянной. Если же обратимый процесс происходит в неизолированной системе, то ее энтропия может меняться, но тогда изменяется энтропия окружающей среды при этом суммарная энтропия всех тел, участвующих в обратимом, процессе, остается постоянной. [c.113]

Экспериментально установлено, что если различные виды работы могут быть полностью обращены в теплоту и в идеальном случае могут полностью переходить друг в друга, то обратное преобразование невозможно, так как только некоторая часть теплоты превращается в работу при циклическом процессе. Здесь речь идет о закрытой системе, совершающей круговой термодинамический процесс, а не о единичном акте, так как в последнем случае согласно принципу эквивалентности преобразование тепла в работу можно произвести полностью. Такая система является, по сути дела, или тепловой машиной (система суммарно производит работу над источником работы), или холодильной машиной (источник работы суммарно производит работу над системой). Поэтому неудивительно, что изучение вопросов, связанных со вторым началом термодинамики, исторически обязано исследованию принципа действия тепловых машин, назначение которых состоит в превращении тепла в работу. В фундаментальном труде французского инженера Сади Карно Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу (1824) сделана первая, еще весьма несовершенная попытка сформулировать второе начало термодинамики. В труде Карно рассматриваются три основных вопроса 1) необходимое условие для преобразования теплоты в работу 2) условие, при котором трансформация теплоты в работу может достигнуть максимального эффекта 3) зависимость коэффициента полезного действия тепловой машины от природы рабочего вещества. В труде Карно был сделан совершенно правильный вывод, что коэффициенты полезного действия всех обратимых тепловых машин одинаковы и не зависят от рода работающего тела, а только от интервала предельных температур, в котором работает машина. [c.88]

Лекция 5, Равновесные, неравновесные, обратимые и необратимые процессы. Второе начало термодинамики. Энтропия и термодинамическая вероятность состояния системы. [c.209]

Лекция 12. Обратимые и необратимые процессы, циклы. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термодинамики, необратимый цикл Карно. [c.164]

Выражение (IV.35) представляет собой интеграл Клаузиуса для любого обратимого цикла. Мы пришли, следовательно, к заключению, что интеграл приведенных теплот любого обратимого цикла для всех веществ равен нулю. Это положение можно рассматривать как частную математическую формулировку второго начала термодинамики, которая применима к квазистатическим процессам. [c.104]

Второе начало термодинамики утверждает, что даже при обратимом процессе в работу может перейти только часть теплоты процесса, другая часть в виде теплоты передается от более нагретых к более холодным частям системы. Это явление называют рассеянием (диссипацией) энергии. Напомним, что процесс обратим, если разность температур бесконечно мала, т. е. в пределе теплота передается при постоянной температуре. [c.30]

Основное положение второго начала термодинамики заключается в том, что даже при вполне обратимом процессе в работу переходит только часть всей его теплоты, другая же часть при этом обесценивается, переходя от более нагретых частей системы к более холодным, не производя работы. [c.229]

До сих пор, когда мы говорили об изменении энтропии, имелись в виду обратимые процессы установлено, что величина AS для бесконечно мало обратимого процесса выражается уравнением (И, 42). Однако, как мы уже знаем, обратимые процессы являются идеальными. Реальные же процессы, протекающие в природе, практически необратимы, так как при любых превращениях часть энергии переходит в теплоту, а последняя, как следует из второго начала термодинамики, может превращаться в другие виды энергии лишь частично. [c.71]

Уравнения первого и второго начал термодинамики, пригодные для обратимых и необратимых процессов, можно записать так [c.73]

Как видно из равенства (1У.ЗО), коэффициент полезного действия теплового обратимого процесса измеряется отношением разности крайних температур течения процесса к абсолютной температуре источника. Это равенство позволяет сформулировать основную теорему второго начала термодинамики, известную как теорема Карно—Клаузиуса коэффициент полезного действия кругового обратимого процесса не зависит от рода веш ества. совершающего этот процесс, но зависит от начальной и конечной температур. [c.103]

Что такое вечный двигатель первого и второго рода, подробно обсуждено ниже при разборе второго начала термодинамики. Здесь же достаточно указать, что речь идет о произвольной циклически действующей машине. Для обратимых процессов сказанное записывается в виде соотношения А (по циклу) = Q (по циклу), [c.15]

Основой математического аппарата термодинамики служит объединенное уравнение первого и второго начал термодинамики или фундаментальное уравнение Гиббса. Для обратимых процессов оно записывается в виде [c.52]

Согласно предложенной феноменологической бифуркационной теории, самосборка белка осуществляется в неравновесной термодинамической системе, состоящей из двух подсистем - одиночной полипептидной цепи и водного окружения. Возникновение в такой системе процесса свертывания белковой цепи и его самопроизвольное развитие от беспорядка к порядку без нарушения второго начала термодинамики обусловлены неоднородностью случайных изменений флуктуирующей белковой цепи - наличием наряду с множеством обратимых равновесных флуктуаций также необратимых (неравновесных, бифуркационных) флуктуаций, определяемых конкретной аминокислотной последовательностью и текущим конформационным состоянием. Последовательная реализация специфического для данной аминокислотной последовательности набора бифуркационных флуктуаций завершается созданием трехмерной структуры белка. Вызванное спонтанным процессом свертывания уменьшение энтропии одной подсистемы - гетерогенной полипептидной цепи - компенсируется повышением энтропии другой подсистемы - окружающей среды (см. разд. 2.1). [c.586]

Уравнение (1.12) является одной из форм выражения второго начала термодинамики, охватывающей обратимые и необратимые изменения в системе, и поэтому может быть обобщено на любой процесс, протекающий в изолированной системе, путем разделения изменения энтропии на две части. Одна часть изменения энтропии будет характеризовать собственно систему, в которой происходит процесс, обратимый или необратимый, а другая—тепловой источник, включенный в рассмотрение с целью изоляции системы и вместе с рабочей [3] частью системы образующий изучаемую изолированную систему в целом. Тогда уравнение (I. 12) напишется в виде [c.23]

Уравнение (11,90) представляет собой математическую формулировку второго начала термодинамики для обратимых процессов. Для обратимых процессов в адиабатно-изолированной системе 6Робр = 0 и [c.112]

Основное положение второго начала термодинамики заключается в том, что даже при вполне обратимом течении реакции в работу может перейти только часть теплоты процесса. Другая часть теплоты процесса, не превращенная в работу, передается при этом от более нагретых к более холодным частям системы. [c.32]

Второе начало термодинамики утверждает, что получение работы из тепла возможно только при наличии нагревателя и охладителя, между которыми поддерживается определенная разность температур. Отобранное от нагревателя (например, от котла) тепло частично превращается в работу, а частично переходит к более холодной части установки (охладителю). Коэффициент полезного действия обратимого процесса получения работы т не зависит ни от вещества, используемого для получения работы, ни от [c.101]

Кинетическая теория дает нам возможность довольно наглядно представить физический смысл энтропии. Термодинамический подход к объяснению этого понятия лишен такой наглядности и осуществляется через второе начало термодинамики на основании обратимых процессов если в какой-то момент обратимого процесса (гл. II, 4) система поглощает количество тепла dQ при абсолютной температуре Т, то при этом происходит бесконечно малое изменение энтропии [c.124]

Из Второго начала термодинамики следует, что максимальная работа имеет место в том случае, когда процесс протекает изотермически и обратимо. С термодинамической точки зрения, обратимый процесс — это такой процесс, который, при изменении внутренней энергии системы, находящейся в состоянии равновесия, на бесконечно малую величину, обратимо протекает в прямом и обратном направлении. [c.14]

Принцип возрастания энтропии вытекает из второго начала термодинамики, опирающегося на использовании квазиста-тических процессов, которые являются обратимыми. Характерным условием обратимости квазистатических процессов является их протекание бесконечно медленно во времени и при бесконечно малом изменении потенциалов. [c.42]

Из второго начала термодинамики для обратимых процессов следует, что количество теплоты Щ, вводимой в систему, равно [c.85]

Вследствие термодинамической эквивалентности рассмотренных ансамблей для описания равновесного состояния макросистемы (или изменения ее состояния при квазистатическом процессе) можно использовать любую из рассмотренных выше функций распределения, в частности ту, которая обеспечивает наибольшую простоту математической процедуры определения наблюдаемых величин в рассматриваемой задаче. Обычно в этом смысле наиболее удобны функции /с и с, поэтому их часто используют не только для исследования обратимых процессов, протекающих при фиксированных значениях температуры Т, объема V, химического потенциала ц, но и для исследования обратимых процессов, протекающих при других внешних условиях. В то же время функция т. с изолированной макросистемы, т. е. макросистемы с фиксированными значениями энергии Е, числа частиц N и объема V, может быть использована не только для описания обратимых процессов, протекающих при фиксированных значениях величин Е, Ы, V. Так, в разделе 1.2 при выводе второго начала термодинамики [см. уравнение (1.2.37)] рассматривался процесс, в ходе которого изменялись объем V и энтропия 5 — 8 Е, Ы, V) макросистемы. При этом состояние макросистемы в ходе такого процесса описывалось с помощью функции распределения т. с, выведенной для изолированных макросистем (т. е. макросистем, объем и энтропия которых неизменны). [c.107]

Последнее уравнение получено из первого и второго начала термодинамики для обратимых процессов. [c.58]

Второе начало термодинамики также является следствием обобщения экспериментальных данных и требует рассмотрения другой функции состояния — энтропии. В закрытой системе (с однородной температурой) можно определить такую функцию состояния 5, что для всех обратимых процессов [c.10]

Обратимые и необратимые процессы. Второе начало термодинамики тесно связано с обратимостью процессов. Если процесс можно реализовать не только в прямом, но и в обратном направлении, и при этом так, чтобы не только сама система, но и окружающая ее среда вернулись точно в первоначальное состояние, то он называется обратимым. Если в результате прямого и следующего за ним обратного процесса в системе или в окружающей ее среде остались неисчезающие изменения, то процесс необратим. [c.288]

Максимальная работа. Только что указывалось, что максимальную работу дают обратимые процессы. Эго важное положение следует из второго начала термодинамики и может быть пояснено следующими примерами. [c.296]

Смысл этого фундаментального соотношения ясен из предыдущего. При обратимо перенесении количества теплоты q от температуры T- -dT к температуре Г можно получить максимальную работу dA. Второе начало термодинамики показывает, что это соотношение можно применить для любых (также и не циклических) обратимых процессов, единственным результатом которых является перенос теплоты от Г-1- Г к Г и совер- [c.299]

Существует еще несколько логически связанных друг с другом формулировок второго начала термодинамики, которые требуют более подробного знакомства с понятием обратимых и необратимых процессов, а также с понятием энтропии. [c.69]

При недостаточно критическом применении второго закона термодинамики из него можно сделать принципиально неправильный вывод. Согласно второму закону, в изолированной системе во всех обратимых- процессах энтропия не претерпевает изменений, а в необратимых только возрастает. Поэтому, если течение необратимых процессов не исключено, то энтропия такой системы может только возрастать, и это возрастание должно сопровождаться постепенным выравниванием температуры различных частей системы. Если рассматривать вселенную в целом как систему изолированную (не вступающую ни в какое-взаимодействие с другой средой), то можно заключить, что возрастание энтропии должно привести в конце концов к полному выравниванию температуры во всех частях вселеггной, что означало бы, с этой точки зрения, невозможность протекания каких-нибудь процессов и, следовательно, тепловую смерть вселенной . Такой вывод, впервые четко сформулированный в середине XIX в. Клаузиусом, является идеалистическим, так как признание конца существования (т. е. смерти ) вселенной требует признаиид и ее возникновения. Статистическая природа второго начала термодинамики не позволяет считать его универсально применимым к системам любых размеров. Нельзя утверждать также, что второй закон применим к вселенной в целом, так как в ней возможно протекание энергетических процессов (как, например, различные ядерные превращения), на которые термодинамический метод исследования но может механически переноситься. В определенных видах космических процессов происходит возрастание разности температур, а не выравнивание их. [c.220]

Для таких процессов есть изменение какой-то функции состояния, и поэтому 6(3 = ( (3. В рамках первого начала термодинамики вид и смысл ОТОЙ функции состояния не мог быть определен. Математическая формулировка второго начала термодинамики позволила строго утверждать, что для обратимых процессов отношение йЯ1Т (это отношение называют приведенной теплотой) равно дифференциалу функции состояния, называемой энтропией [c.47]

Для понимания второго начала термодинамики очень большое значение имеет правильное представление об обратимых и необратимых процессах. Представим себе замкнутую материальную систему, т. е. такую, которая сохраняет постоянное количество вещества, но может взаимодействовать с внешней средой или посредством процессов теплопередачи, или совершая работу. Такую систему можно назвать изолированной в материальном отношении или закрытой. Какие бы процессы в такой системе ни протекали, мы всегда можем вернуть ее в исходное состояние, воздействуя на нее извне. Например, если в системе происходит (при 7 = onst) смешение газообразного водорода с углекислым газом, то образовавшуюся смесь можно разделить на исходные вещества путем глубокого охлаждения, а потом нагреть отделенные друг от друга водород и углекислый газ до начальной температуры. Таким образом, в системе все вернется в исходное состояние, и в этом смысле можно было бы считать все процессы, протекавшие в системе, обратимыми. Однако в этом суммарном процессе, кроме системы, принимали участие и тела, находящиеся во внешней среде, которые также меняли свое состояние. [c.22]

Превратимость одних форм в другие, в том числе для обратимых процессов, ограничена по условиям второго начала термодинамики [c.62]

Известно, что второе начало термодинамики разрешает только те процессы преобразования энергии, в которых суммарная энтропия участвующих в нем тел либо растет, либо (в обратимых процессах) остается неизменной. Отсюда следует, что безэнтропийная энергия (первой группы) способна ко всем превращениям, поскольку при любом из них энтропия может только возникать, но не уменьшаться. Напротив, для энергии второй группы исключаются те превращения, которые вели бы к уменьшению энтропии. [c.187]

Поясним данное определение. Во-первых, макс. работу можно получить только в обратимом (равновесном) процессе, к-рый теоретически возможен при бесконечно малой движущей силе (напр., разности т-р, давлений, хим. потенциалов). Все реальные процессы происходят с возрастанием энтропии (см., напр., Второе начало термодинамики) при конечной разности т-р и, следовательно, необратимы. Поэтому полученная в них работа всегда будет меньше максимаггьно возможной для оценки этой работы ее надо сравнивать с максимально возможной в данном процессе, т. е. с эксергией. Во-вторых, макс. работа м. б. получена только при взаимод. системы с окружающей средой. Напр., дай получения эксергии топлива его сжигают в определенном кол-ве О,, взятом из окружающей среды при использовании для горения чистого кислорода будет получено больше теплоты, но суммарная эксергия окажется меньше, т. к. для получения Oj из воздуха необходимо затратить нек-рую работу, а значит, эксергию. Аналогично при нафеваиии к.-л. тела теплоту нужно подводить только для повышения его т-ры выше т-ры окружающей среды, а до этой т-ры подофев происходит за счет теплоты, отбираемой от среды. [c.406]

Итак, если только ограничиться рассмотрением обратимых процессов, то предположение об аналогичном характере тепловой энергии и других видов энергии в том отношении, что энергию любого вида можно представить как произведение потенциала на фактор емкости, приводит к уравнениям для вычисления коэффициентов полезного действия тепловых машин. Эти уравнения аналогичны уравнениям, применяющимся для расчета коэффициентов полезного действия других обрати-мьих машин и для установления абсолютной шкалы температур. Заметим попутно, что влияние необратимого течения процессов на коэффициент полезного действия будет рассмотрено в приложении С. Обычно вопросы, упомянутые выше, излагаются в учебниках после того, как сформулировано второе начало термодинамики. Но сейчас ясно, что они связаны с элементарным толкованием действия обратимых машин, основанным на приложении уравнений (11.1) — (11-4) к тепловой энергии. Если бы мы были готовы принять представление о тепловой энергии еще до подробного обсуждения первого начала термодинамики, то можно было бы 11.8 поместить после 11.4. И действительно, существует ряд данных, свидетельствующих, что этим ходом рассуждений пользовался Сади Карно, правда, возможно, в известной мере интуитивно и е отдавая себе полного отчета о вытекающих из него практических следствиях. Сади Карно еще в 1824 г. дал правильное уравнение для вычисления коэффициента полезного действия тепловой машины, задолго до того как были сформулированы [c.225]

Из второго начала термодинамики (из невозможности некомпенсированного перехода тепла в работу) вытекаетневозлгожностб множества процессов, составной частью которых должен был бы явиться некомпенсированный переход тепла в работу. Таким образом, второе начало термодинамики побуждает нас разграничить многообразие мыслимых процессов, допускаемых первым началом, на две области на область, которая слагается из процессов, возможных и действительно происходящих, и на область процессов, которые можно лишь воображать, но которые в силу законов природы невозможно реализовать. Это влечет за собой деление всех процессов, которые могут происходить в действительности, на два класса процессы обратимые и процессы необратимые- [c.72]

Принимая во внимание второе начало термодинамики, можно показать, что максимальная работа любой химической реакции всегда одна и та же, каким бы путем эта реакция ни протекала, лишь бы процесс был изотермический и обратимый. Иными словами, Л для каждого химического процесса зависит только от конечного и начального состояния системы. Если бы при переходе какой-либо системы из одного состояния в другое можно было при одном обратимом процессе совершать большую работу, чем при другом, тоже обратимом, то за счет этого удалось бы реализовать идею вечного двигателя (регре-tuum mobile) второго рода, что невозможно. [c.99]