Клаузиуса формулировка второго закона термодинамики

Формулировки второго закона термодинамики. Второй закон термодинамики, как и первый, является постулатом, обоснованным большим опытом, накопленным человечеством. Он выражается разными, но по сути эквивалентными формулировками. В качестве одной из них принят постулат Клаузиуса (1850 г.) теплота не может пере- [c.90]

Формулировки второго закона термодинамики. Второй закон (начало, принцип) термодинамики, как и первый, был установлен как постулат, обоснованный опытным материалом, накопленным человечеством доказательством второго закона служит то, что свойства термодинамических систем не находятся в противоречии ни с ним самим, ни с каким-либо из следствий, строго вытекающих из него. Второй закон был изложен в работах Клаузиуса (1850) и В. Томсона (Кельвин) (1851). Можно дать разные формулировки второго закона, ио существу равноценные. [c.212]

Границы применимости второго закона. Статистический характер второго закона термодинамики приводит к заключению, что увеличение энтропии в самопроизвольных процессах указывает на наиболее вероятные пути развития процессов в изолированной системе. Невозможность процесса следует понимать лишь как его малую вероятность по сравнению с обратным. Поэтому второй закон термодинамики в отличие от первого нужно рассматривать как закон вероятности. Он тем точнее соблюдается, чем больше размеры системы. Для систем, состоящ,их из громадного числа частиц, наиболее вероятное направление процесса практически является абсолютно неизбежным, а процессы, самопроизвольно выводящие систему из состояния равновесия, практически невозможны. Так, самопроизвольное изменение плотности 1 см воздуха в атмосфере с отклонением на 1% от ее нормальной величины может происходить лишь один раз за 3-10 лет. Однако для малых количеств вещества флуктуации плотности отнюдь не невероятны, а наоборот, вполне закономерны. Для объема воздуха 1 10" см повторяемость однопроцентных флуктуаций плотности составляет всего 10" с. Таким образам, действие второго закона нельзя распространять на микросистемы. Но также неправомерно распространять второй закон на вселенную. Отсюда следует, что общая формулировка законов термодинамики, данная Клаузиусом, — энергия мира постоянна, энтропия мира стремится к максимуму — во второй ее части неправильна. Неправильно и вытекающее из нее заключение о возмол<-ности тепловой смерти вселенной , так как второй закон термодинамики применим лишь к изолированной системе ограниченных масштабов. Вселенная же существует неограниченно во времени и пространстве. [c.103]

Коэффициент полезного действия тепловой машины не зависит от природы рабочего тела, а определяется только интервалом температур (теорема Карно— Клаузиуса). Эту теорему связывают с формулировкой второго закона термодинамики и выражают математически [c.35]

Второй закон термодинамики позволяет ввести новую функцию состояния — энтропию. Этот термин, предложенный Клаузиусом [231] в 1865 г., происходит от греческого трол т] (что в переводе означает поворачивать кругом или изменять ) и используется в краткой формулировке второго закона термодинамики, данной Клаузиусом Энтропия вселенной стремится к максимуму . Математическое выражение второго закона термодинамики с помощью линейных интегралов для обратимых и необратимых процессов может быть представлено в виде [c.105]

Пусть обе машины работают совместно так, что работа Л,у, полученная в машине //, затрачивается в машине I. При этом нагреватель отдает машине II теплоту Q,, и получает от машины / теплоту Q,. Так как Q/>Q// [уравнение (П1, 3)1, то в итоге нагреватель получает теплоту (Q,—Q,,). Холодильник отдает теплоту (Q l—Q/i), равную Q,—Q,,. Суммарная же работа обеих машин равна нулю (А,——А,,). Таким образом, единственным результатом совместного действия двух машин является перенос теплоты от холодильника к нагревателю. По второму закону термодинамики (формулировка Клаузиуса) это невозможно и, следовательно, предположение, что неправильно. [c.82]

Оба изложенные положения (постулаты Клаузиуса и Томсона) являются формулировками второго закона термодинамики и эквивалентны друг другу, т. е. каждое из них может быть доказано на основании другого. [c.79]

Клаузиус ввел понятие энтропии и дал новую формулировку второго закона термодинамики. [c.12]

Клаузиус дал следующую формулировку второго начала термодинамики теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому. Позднее слова сама собой Клаузиус заменит другими — без компенсации , что означает без каких-либо изменений термодинамического состояния рабочего тела или других привлекаемых к участию в процессе тел. Такая формулировка второго закона термодинамики именуется постулатом Клаузиуса. Справедливость постулата Клаузиуса в его первой формулировке представляется самоочевидной и обеспечивается огромной совокупностью опытных данных, связанных, в первую очередь, с наблюдениями, и можно непосредственно убедиться, что это заключение имеет силу при всех обстоятельствах. Этот постулат Клаузиуса надо понимать в широком аспекте. Ибо, как Клаузиус неоднократно и подробно разъясняет, — это основное положение ни в коем случае не должно просто означать, что тепло непосредственно не переходит от более холодного тела к более теплому, последнее само собой понятно и следует уже из определения температуры. Настоящий смысл положения Клаузиуса заключается в том, что тепло вообще никаким способом, с помощью какого бы то ни было процесса, не может быть перенесено с более холодного тела на более теплое, без того, чтобы не осталось других изменений ( компенсации ). Только пользуясь этим более широким толкованием положения Клаузиуса, можно, исходя из него, делать заключение относительно каких угодно природных процессов . [c.89]

Согласно второму закону термодинамики для того, чтобы передать теплоту от холодного тела более теплому, необходимо затратить энергию. Немецкий ученый Клаузиус, открывший второй закон термодинамики, дал следующую формулировку теплота никогда не может переходить сама собой от тел с более низкой температурой к телам с более высокой температурой. [c.15]

Свойство 5, как уже известно, называется энтропией. Соотношения (V. ) и (У.2), введенные Клаузиусом, являются математической формулировкой второго закона термодинамики. Они выражают положение, что приращение энтропии может быть или равно приведенному теплу — для равновесно-обратимых процессов, или больше его — для процессов неравновесных. [c.75]

Формулировки второго закона термодинамики. Второй закон (начало, принцип) термодинамики, так же как и первый, был установлен как постулат, обоснованный всем опытным материалом, накопленным человечеством доказательством второго закона служит то, что свойства термодинамических систем не находятся в противоречии ни с ним самим, ни с каким-либо нз следствий, строго вытекающих из него. Второй закон был изложен в работах Клаузиуса (1850) и В. Томсона (Кельвин) (1851). Можно дать разные формулировки второго закона, по существу равноценные. Строгий вывод следствий из второго начала термодинамики связан со значительными затруднениями. Вслед за методом Карно — Клаузиуса — Томсона были разработаны два более строгих метода первый — киевским профессором Н. И. Шиллером в 1896 г. (этот метод в 1909 г. был развит Каратеодори) и второй К. А, Путиловым в 1937 г. [c.281]

В изложенных выше рассуждениях и выводах, имевших исходным пунктом второй закон термодинамики в формулировке Клаузиуса (или В. Томсона), основное внимание уделялось коэффициенту полезного действия тепловых машин, т. е. вопросу, имеющему, казалось бы, с точки зрения теории частный и узкий характер (хотя и очень важному для практики). Между тем результатом всех рассуждений явился вывод очень широкого, хотя не всеобъемлющего за кона природы, который правильнее всего назвать законом существования функции состояния энтропии и ее возрастания при самопроизвольных необратимых процессах. (Ряд исследователей видят здесь два отдельных, независимых положения.) [c.109]

Однако в пользу классического пути построения второго начала говорят следующие соображения. Метод и границы термодинамики приводят к неизбежности концентрировать внимание на взаимных превращениях теплоты и работы, как макроскопических форм передачи энергии. Сама математическая формулировка первого закона термодинамики связана с этим обстоятельством. Всякие попытки формулировать закономерность, которой следуют все наблюдаемые взаимные превращения теплоты и работы, естественно приводят к формулировкам Клаузиуса, В. Томсона или Планка. Ограничения возможности превращения теплоты в работу приводят к общим критериям направления процесса и условиям равновесия. [c.109]

Этот процесс не вполне обратим. В качестве примера снова упомянем тормозящий автомобиль, о котором уже говорилось в разд. 3-6. В общем случае невозможно преобразовать беспорядочное молекулярное движение в координированное движение всего тела как единого целого со 100%-ной эффективностью. Невозможность осуществления такого процесса является содержанием второго закона термодинамики. В середине XIX в. были предложены две несколько отличающиеся формулировки этого закона. Одна из них, предложенная Вильямом Томсоном, гласит Невозможно превратить какое-либо количество теплоты полностью в работу без того, чтобы часть этой теплоты не оказалась растраченной при более низкой температуре . Вторая формулировка принадлежит Рудольфу Клаузиусу Невозможно осуществить перенос тепла от более холодного тела к более горячему телу, не затрачивая для этого работу . Обе формулировки представляют со- [c.54]

Формулировки В. Томсона все виды, энергии имеют тенденцию переходить в теплоту. Последней же свойственно равномерно распределяться между всеми телами. Поэтому второй закон термодинамики можно высказать так все виды энергии стремятся к рассеянию. Или в такой форме энергия изолированной системы в процессе своих преобразований вследствие увеличения энтропии деградирует, теряет свою ценность, обесценивается. Как видим, ограниченность феноменологического подхода привела к тому, что термодинамические понятия были распространены Клаузиусом и Томсоном на процессы космического масштаба, и тогда был получен в качестве вывода закон рассеяния энергии и как его следствие — неизбежность тепловой смерти вселенной . Несостоятельность этой концепции в настоящее время ни у кого уже не вызывает сомнений. [c.91]

Этот принцип можно рассматривать как одну из формулировок второго закона термодинамики. Как показал Каратеодори, на его основе с помощью ему же принадлежащей математической теоремы можно построить термодинамику чисто логическим и математическим путем, не прибегая к дополнительным представлениям, В этой книге упоминаемый здесь путь не будет использован, так как он требует громоздкого математического аппарата. Однако мы намерены, во-первых, показать совместимость принципа адиабатической недостижимости с классическими формулировками Клаузиуса и Кельвина. Во-вторых, воспользоваться результатами, к которым этот принцип ведет . [c.70]

В связи со статистическим толкованием энтропии следует уделить некоторое внимание вопросу о так называемой тепловой смерти вселенной. Одному из основоположников классической термодинамики Р. Клаузиусу принадлежат следующие формулировки первого и второго законов термодинамики [c.191]

Если в такой системе имеются два тела с разными температурами (Г] > Т2), то согласно второму закону термодинамики (в формулировке Клаузиуса) самопроизвольный переход теплоты может происходить только от тел с большей температурой к телам с меньшей температурой. При этом элементарное изменение энтропии первого тела составит 4/5, = —5д/Тх, второго — (1з2 = +Ъд/Т2. Энтропия обладает аддитивным свойством, поэтому изменение энтропии системы [c.54]

В связи с первым законом термодинамики мы пришли к понятию внутренней энергии, которая является функцией состояния. В 3 было показано, что изменение внутренней энергии можно измерить, так как оно равно количеству поглощенной теплоты или количеству совершенной работы при соответствующих условиях. Но первый закон не дает никаких указаний относительно направления самопроизвольно идущих процессов. Для того чтобы установить критерий, позволяющий решать, в каком направлении может идти самопроизвольное превращение системы, мы должны обратиться ко второму закону термодинамики, который, как и первый закон, является обобщением опыта человечества. Второй закон не может быть выведен теоретически и принимается как постулат. Имеется несколько формулировок второго закона термодинамики. Так, Клаузиус (1850 г.) ввел в термодинамику следующий постулат теплота не может сама собой переходить от холодного тела к горячему . Формулировка Планка гласит невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводится к поднятию тяжести и охлаждению теплового резервуара . Иными словами, Планк утверждает, что теплота не может самопроизвольно переходить в работу без каких-либо других изменений в системе. Эта мысль кроется и в постулате Клаузиуса, так как при самопроизвольном пе- [c.40]

Клаузиус неправильно трактовал второй закон термодинамики (одним из творцов которого он был), как абсолютный закон природы. Незаконно распространяя свои постулат на вселенную, которую он уподоблял изолированной системе, и на неограниченный промежуток времени, Клаузиус дал второму закону следующую формулировку энтропия вселенной стремится к максимуму. [c.100]

Впервые появившись в работе Р. Клаузиуса Механическая теория тепла в связи с формулировкой второго закона термодинамики, понятие энтропия впоследствии прочно утвердилось в различных отраслях научного знания теории информации, биологии, химии, политэкономии и других. Однако, практически, внедрение этого понятия в ту или иную область науки сопровождается многочисленными критическими замечаниями, связанными с обоснованностью термодинамических аналогий. Используемая в теории информации теоретико-информационная энтропия , введенная на строгой формальной основе, имеет гораздо больший авторитет в научных исследованиях и практических приложениях. Обращаясь к современному состояншо развития понятия энтропия , необходимо отметить, что оно было принято более на интуитивном уровне и исходя из многочисленных экспериментов, подтвердивших тот факт, что любая изолированная физическая система, выведенная из первоначального состояния равновесия путем некоторого внешнего воздействия, переходит в новое состояние равновесия с меньшими способностями к превращениям, нежели она имела в первоначальном состоянии. Поэтому на интуитивном уровне стало возможным приращение энтропии интерпретировать как меру способности физической системы к превращениям, а равновесное состояние, которое стремится принять изолированная система в результате внешнего воздействия, считать наиболее вероятным. [c.100]

Этой последней формулировкой второй закон термодинамики обязан работам Румфорда (1798), Карно (1824), Клапейрона (1834), Клаузиуса (1850) и Кельвина (1851). Термодинамика была полностью сформировавшейся наукой уже в середине девятнадца- [c.310]

Дальнейшее развитие термодинамическая наука получила в работах немецкого физика Клаузиса (1850 г.) и английского физика Томсона (Кельвина) (1854 г.) Ими были сформулированы постулаты, которые и являются формулировками второго закона термодинамики. Постулат Клаузиуса звучит так Теплота не может переходить от холодного тела к более нагретому сама собой, даровым процессом (без компенсации), а постулат (аксиома) Томсона (Кельвина) — Невозможно при помощи неодушевленного материального двигателя получить от какой-либо массы вещества механическую работу путем охлаждения ее ниже самого холодного из окружающих предметов. [c.58]

Некоторые формы энергии в определенных условиях не могут быть использованы для работы. Согласно второму закону термодинамики, который, развивая учение гениального Сади Карно, сформулировали Уильям Томсон и Клаузиус, а позднее лорд Кельвин, невозможно такое устройство, которое в одном цикле своей работы только потребляло бы теплоту и выполняло эквивалентное количество работы. Другая хорошо известная формулировка второго закона термодинамики гласит, что в изолированной системе энтропия не может уменьшаться. Концепцию энтропии в термодинамике установил Клаузиус. Позже Больцман определил энтропию как меру беспорядка на молекулярном уровне. Хорошо известное уравнение Больцмана, высеченное на его надгроб- [c.11]

Повторим теперь тот путь, по которому в физике была введена функция состояния 5. Сначала формулируется второй закон термодинамики в форме утверждения, относящегося к свойствам тепловых машин, например, в виде формулировки В. Томсона. Это дает возможность доказать теорему Карно—Клаузиуса о равенстве коэффициентов полезного действия для всех машин, работающих по обратимому циклу Карно, независимо от природы рабочего тела и универсальности уравнения (1.33 ). В свою очередь отсюда удается показать, что для цикла Карно при использовании любого рабочего тела выполняется уравнение Клаузиуса (1.33). Как математическое следствие это означает, что йСЦТ обладает свойствами шэл- [c.46]

Эта формулировка второго закона является наименее удачной из всех существующих. Раявитие подобной концепции привело Клаузиуса к отвергнутой сейчас теории тепловой смерти вселенной. Наиболее полно вопросы обоснования начал термодинамики рассмотрены А. А. Гухманом в книге Об основаниях термодинамики .—Яриж. ерев. [c.236]

Перенесение на Вселенную закономерностей, справедливых для изолированной системы, неправомерно и приводит к необоснованному возведению второго закона термодинамики в абсолютный закон природы. Действительно, если для макросистемы ее тепловая смерть (достижение максимума энтропии) не является дискус- сионной, то распространение этого вывода на всю Вселенную, т. е. уподобление ее тем самым изолированной системе, и на неограниченный промежуток времени, исключено. Вселенна я безгранична в пространстве и во времени. Это не конечная изолированная система, и не тот объект, для которого имеют смысл понятия об обратимых и необратимых процессах, и об энтропии (как сумме энтропий отдельных ее частей) и т. д. Для Вселенной утрачивает смысл и само понятие энтропии. И с философских, и с современных естественнонаучных (космогонических) позиций, и в свете положений релятивистской термодинамики вторая часть формулировки Клаузиуса ве выдерживав критики. Следует, однако, подчеркнуть, что привлечение этой цитаты из Клаузиуса не отражается на дальнейшем изложении материала.— Прим. ред. 1 [c.314]

Но понятие энтропии возникло только спустя два с липшим тысячелетия. Ввел его в 1870 г. немецкий физик Клаузиус, и этим он положил начало второму закону термодинамики. Однако мы сначала напомним первый закон. Ему можно дать различную формулировку, но суть одна — энергия не может возникнуть из ничего а исчезнуть бесследно. Применительно к тепловым процессам этот закон утверждает, что изменение внутренней энергии системы 17 равно количеству сообш,енной системе теплоты за вычетом работы А, совершенной системой Д / = — Q — А. Ясно, что в системе, не совер- [c.30]

Формулируется второй закон термодинамики в форме утверждения, относящегося к работе тепловых машин, напр1 ер, в виде формулировки В. Томсона. Это дает возможность доказать теорему Карно— Клаузиуса о равенстве коэффициентов полезного действия для всех машин, работающих по обратимому циклу Карно [c.27]

Следствием установленных С. Карно, Р. Клаузиуса и Томсона (Кельвина) положений второго закона термодинамики явилась еще одна его формулировка применительно к тепловым машинам невозможно осуществить perpetuan mobile второго рода, или другими словами нельзя осуществить такой двигатель, все действие которого сводилось бы к превращению тепла, подводимого к какому-нибудь телу, в работу без того, чтобы часть его передавалась другим телам. [c.58]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология