Термодинамикийн 2-р хууль энгийн үгээр. Термодинамикийн хоёр дахь хууль

ОХУ-ын Боловсрол, шинжлэх ухааны яам

Мэргэжлийн дээд боловсролын улсын боловсролын байгууллага

Иваново улсын химийн технологийн их сургууль

Хүнсний технологи, биотехнологийн тэнхим (TPPiBT)

Эссэ

"Техникийн термодинамик ба дулааны инженерчлэл" чиглэлээр

II - термодинамикийн хууль буюу "Орчлон ертөнцийн дулааны үхэл"

Дууссан:

3-р курсын оюутан

Ивлев Павел Андреевич

Удирдагч:

Техникийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, P&AChT-ийн тэнхимийн дэд профессор

Маркичев Николай Аркадевич

Иваново 2010 он

Танилцуулга________________________________________________________________________________ 3

1-р хэсэг. Термодинамикийн хоёрдугаар хууль.

1.1. Термодинамикийн хоёр дахь хууль. Онцлог шинж чанар, томъёолол.______________4

2-р хэсэг. Энтропи

2.1. Энтропийн тухай ойлголт.________________________________________________________________5

2.2. Энтропи өсөх хууль. Энтропи өсөх хуулийн гарал үүсэл.______________5

2.3 Орчлон ертөнц дэх энтропи үүсэх боломж.________________________________________________6

3-р хэсэг. Орчлон ертөнцийн "халуун үхлийн" онол

3.1. Орчлон ертөнцийн "халуун үхлийн" онолын санаа гарч ирэв.________________________________8

3.2. Хорьдугаар зууны орчлон ертөнцийн “халуун үхлийн” онолын тойм.__________________9

3.3 Орчлон ертөнцийн "дулааны үхэл"-ийн онолын "давуу" ба "сөрөг" талууд________________________________10

Дүгнэлт________________________________________________________________16

Бүтээлд ашигласан уран зохиолын жагсаалт ___________________________________17

Оршил:

Энэ ажил нь манай Орчлон ертөнцийн ирээдүйн асуудлыг хөндөж байна. Ирээдүйн тухай, маш хол, үнэхээр ирэх эсэх нь тодорхойгүй. Амьдрал ба шинжлэх ухааны хөгжил нь Орчлон ертөнц, түүний хувьсал, энэ хувьслыг зохицуулах хуулиудын талаарх бидний санаа бодлыг эрс өөрчилдөг. Үнэн хэрэгтээ хар нүх байдаг гэдгийг 18-р зуунд урьдчилан таамаглаж байсан. Гэвч 20-р зууны хоёрдугаар хагаст л тэдгээрийг асар том оддын таталцлын булш, ерөнхий эргэлтийг орхиж, ажиглагдаж болох материйн нэлээд хэсэг нь үүрд "унадаг" газар гэж үзэж эхэлсэн. Хожим нь хар нүхнүүд ууршиж, улмаар өөр дүр төрхтэй байсан ч шингэсэн зүйлээ буцааж өгдөг нь тодорхой болсон. Шинэ санааг сансрын физикчид байнга илэрхийлж байдаг. Тиймээс саяхан зурсан зургууд гэнэт хуучирсан болжээ.

100 орчим жилийн турш хамгийн маргаантай асуудлуудын нэг бол "дулааны үхэл" гэсэн ойлголттой тэнцэх орчлон ертөнц дэх тэнцвэрт байдалд хүрэх боломжийн тухай асуудал бөгөөд үүний шалтгаан нь Термодинамикийн хоёрдугаар хууль ба дүгнэлт юм. түүнээс урсаж байна.

1-р хэсэг. Термодинамикийн хоёр дахь хууль

Термодинамикийн хоёр дахь хууль. Онцлог шинж чанар ба томъёолол:

Байгалийн үйл явц нь тэнцвэрт байдалд (механик, дулааны болон бусад) хүрэх системд үргэлж чиглэгддэг. Энэ үзэгдлийг термодинамикийн хоёрдугаар хуульд тусгасан бөгөөд энэ нь дулааны болон эрчим хүчний үйл явцын үйл ажиллагааг шинжлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь биетүүдийн хоорондох дулаан дамжуулах үйл явцын чиглэлд хязгаарлалт тавьдаг физик зарчим юм. Энэ нь дулааныг бага халсан биеэс илүү халсан бие рүү аяндаа шилжүүлэх боломжгүй гэж заасан байдаг.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь системийн бүх дотоод энергийг ашигтай ажилд хувиргах боломжгүйг харуулсан хоёр дахь төрлийн мөнхийн хөдөлгөөнт машинуудыг хориглодог.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь термодинамикийн хүрээнд нотлогдох боломжгүй постулат юм. Энэ нь туршилтын баримтуудыг нэгтгэн дүгнэсний үндсэн дээр бүтээгдсэн бөгөөд олон тооны туршилтын баталгааг хүлээн авсан.

Ийм жор байдаг:

- дулааныг хүйтэн эх үүсвэрээс халуун руу шилжүүлэх нь ажлын өртөггүйгээр боломжгүй юм;

- ажил гүйцэтгэдэг, үүний дагуу дулааны санг хөргөдөг үе үе ажилладаг машин барих боломжгүй;

- байгаль нь магадлал багатай байдлаас илүү магадлалтай руу шилжихийг эрмэлздэг.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль (эхнийх шиг) туршлага дээр үндэслэн томъёолсон гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Хамгийн ерөнхий хэлбэрээр термодинамикийн хоёрдугаар хуулийг дараах байдлаар томъёолж болно. аливаа бодит аяндаа үүсэх үйл явц эргэлт буцалтгүй байдаг. Хоёрдахь хуулийн бусад бүх томъёолол нь хамгийн ерөнхий томъёоллын онцгой тохиолдол юм.

Дулаан нь хүйтэн биеэс дулаан бие рүү аяндаа шилжих үйл явц боломжгүй юм(Клаузиусын постулат, 1850).

В.Томсон (Лорд Келвин) 1851 онд дараах томъёоллыг санал болгосон. Амьгүй материаллаг бодисын тусламжтайгаар аливаа массыг хүрээлэн буй орчны хамгийн хүйтэн объектын температураас доош хөргөх замаар механик ажил олж авах боломжгүй юм.

М.Планк Томсоныхоос илүү ойлгомжтой томъёоллыг санал болгосон: Дулааны эх үүсвэрийг тодорхой ачаалал, хөргөх үзэл баримтлал болгон бүхэл бүтэн ажиллагааг нь багасгаж, үе үе ажилладаг машин барих боломжгүй юм.

2-р хэсэг. Энтропи

2.1 Энтропийн тухай ойлголт.

Дулааныг ажил болгон хувиргах, дулааныг дулаан болгон хувиргах хоорондын зөрүү нь байгаль дээрх бодит үйл явцын нэг талыг барьсан чиг хандлагад хүргэдэг бөгөөд энэ нь термодинамикийн хоёр дахь хуулийн физик утгыг бодит үйл явцын оршин тогтнох, нэмэгдүүлэх тухай хуульд тусгасан болно. гэж нэрлэдэг тодорхой функц энтропи , тодорхойлох эрчим хүчний элэгдлийн хэмжүүр.

Ихэнхдээ термодинамикийн хоёр дахь хуулийг энтропи оршин тогтнох, нэмэгдүүлэх нэгдмэл зарчим гэж үздэг.

Энтропи оршин тогтнох зарчимУрвуу процессын нөхцөлд термодинамик системийн энтропийн математик илэрхийлэл болгон томъёолсон:

Энтропийг нэмэгдүүлэх зарчимТусгаарлагдсан системийн энтропи нь төлөв байдал нь өөрчлөгдөхөд байнга нэмэгдэж, зөвхөн үйл явц нь буцах боломжтой үед тогтмол хэвээр байна гэсэн мэдэгдэлд хүрч байна.

.

Энтропи оршин тогтнох, нэмэгдэх тухай хоёр дүгнэлтийг байгаль дахь бодит үйл явцын эргэлт буцалтгүй байдлыг тусгасан зарим постулатын үндсэн дээр гаргаж авдаг. Ихэнхдээ Р.Клаузиус, В.Томпсон-Келвин, М.Планк нарын постулатуудыг энтропи оршин тогтнох, нэмэгдүүлэх хосолсон зарчмыг батлахад ашигладаг.

2.2. Энтропи өсөх хууль. Энтропи өсөх хуулийн гарал үүсэл.

1-р зурагт үзүүлсэн эргэлт буцалтгүй дугуй термодинамик процессыг тайлбарлахын тулд Клаузиусын тэгш бус байдлыг ашиглая.

Зураг 1. Эргэшгүй дугуй термодинамик процесс

1-2 процессыг эргэлт буцалтгүй, 2-1 процессыг буцаах боломжтой байг. Дараа нь энэ тохиолдолд Клаусиусын тэгш бус байдал хэлбэрийг авна

2-1 процесс нь буцаах боломжтой тул

Энэ томьёог тэгш бус байдалд (1) орлуулснаар илэрхийлэлийг олж авах боломжтой

(1) ба (2) илэрхийллийн харьцуулалт нь дараах тэгш бус байдлыг бичих боломжийг бидэнд олгоно

1-2-р үйл явц буцах боломжтой бол тэнцүү тэмдэг үүснэ, 1-2-р процесс эргэлт буцалтгүй бол тэмдэг нь их байна.

Тэгш бус байдлыг (3) мөн дифференциал хэлбэрээр бичиж болно

Хэрэв бид адиабатаар тусгаарлагдсан термодинамик системийг авч үзвэл (4) илэрхийлэл хэлбэрийг авна.

эсвэл салшгүй хэлбэрээр

Үүссэн тэгш бус байдал нь энтропийн өсөлтийн хуулийг илэрхийлдэг бөгөөд үүнийг дараах байдлаар томъёолж болно.

Адиабатаар тусгаарлагдсан термодинамик системд энтропи буурах боломжгүй: системд зөвхөн буцах процесс явагдах тохиолдолд энэ нь хадгалагдах эсвэл системд ядаж нэг эргэлт буцалтгүй процесс явагдах тохиолдолд нэмэгддэг.

Бичсэн мэдэгдэл нь термодинамикийн хоёр дахь хуулийн өөр нэг томъёолол юм.

2.3 Орчлон ертөнц дэх энтропи үүсэх боломж

Адиабтикаар тусгаарлагдсан термодинамикийн системд энтропи буурах боломжгүй: системд зөвхөн буцах процесс явагдах тохиолдолд энэ нь хадгалагдах эсвэл системд ядаж нэг эргэлт буцалтгүй процесс явагдах тохиолдолд нэмэгддэг.

Бичсэн мэдэгдэл нь термодинамикийн хоёр дахь хуулийн өөр нэг томъёолол юм.

Тиймээс тусгаарлагдсан термодинамик систем нь термодинамикийн тэнцвэрт байдал үүсдэг хамгийн их энтропийн утга руу чиглэдэг.

Хэрэв систем тусгаарлагдаагүй бол энтропи буурах боломжтой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ийм системийн жишээ бол жишээлбэл, энгийн хөргөгч бөгөөд дотор нь энтропи буурах боломжтой байдаг. Гэхдээ ийм нээлттэй системүүдийн хувьд энтропийн орон нутгийн бууралт нь хүрээлэн буй орчны энтропийн өсөлтөөр үргэлж нөхөгддөг бөгөөд энэ нь орон нутгийн бууралтаас давж гардаг.

Энтропийн өсөлтийн хууль нь 1852 онд Томсон (Лорд Келвин) боловсруулсан парадокстой шууд холбоотой бөгөөд түүний Орчлон ертөнцийн дулааны үхлийн таамаглал гэж нэрлэсэн. Энэхүү таамаглалын нарийвчилсан дүн шинжилгээг Клаузиус хийсэн бөгөөд тэрээр энтропи нэмэгдэж буй хуулийг орчлон ертөнцийг бүхэлд нь хамарсан хууль ёсны гэж үзсэн. Үнэн хэрэгтээ, хэрэв бид орчлон ертөнцийг адиабатаар тусгаарлагдсан термодинамик систем гэж үзвэл энтропийн өсөлтийн хуульд үндэслэн түүний хязгааргүй насыг харгалзан үзвэл энэ нь энтропийн дээд цэгт, өөрөөр хэлбэл термодинамикийн төлөв байдалд хүрсэн гэж дүгнэж болно. тэнцвэрт байдал. Гэхдээ энэ нь бидний эргэн тойрон дахь Орчлон ертөнцөд ажиглагддаггүй.

3-р хэсэг. Орчлон ертөнцийн "халуун үхлийн" онол.

Орчлон ертөнцийн дулааны үхэл (T.S.V.) гэдэг нь Орчлон ертөнцийн бүх төрлийн энерги нь эцэстээ дулааны хөдөлгөөний энерги болж хувирах ёстой бөгөөд энэ нь Орчлон ертөнцийн материйн хэмжээнд жигд тархах бөгөөд үүний дараа түүний доторх бүх макроскоп үйл явц зогсох болно гэсэн дүгнэлт юм. .

Энэхүү дүгнэлтийг Р.Клаузиус (1865) термодинамикийн хоёрдугаар хуульд үндэслэн томъёолжээ. Хоёрдахь хуулийн дагуу бусад системүүдтэй эрчим хүч солилцдоггүй аливаа физик систем (Ертөнцийн хувьд ийм солилцоог үгүйсгэдэг) нь хамгийн их энтропитэй төлөв гэж нэрлэгддэг тэнцвэрийн хамгийн магадлалтай төлөв рүү чиглэдэг. ..., "Аналистууд" (I ба II) гэх мэт; 3) ... хуульхөөгдсөн авга эгч (А эсвэлүгүй – А, өөрөөр хэлбэл. эсвэлТэгээд үнэхээр, эсвэл ... нүдний шил" ... дулааны үхлийн Орчлон ертөнц. Материйн үл эвдрэлийг зөвхөн тоон үзүүлэлтээр ойлгох боломжгүй. Хууль ... хуулиудКеплер, хуулиуд термодинамик, хуулиуд ...

Физикийн үзэл баримтлал

Хураангуй >> Физик

Архимедийн гидростатик (III- IIВ. МЭӨ) ... XIII зуун оноо, Гэхдээ... эсвэлолон тооны ажиглалт, туршилтуудын үр дүнгийн ерөнхий дүгнэлт болох зарчмууд. б) Эхний эхлэл термодинамик (хууль... үзэл баримтлалыг бүрдүүлэх" дулааны үхлийн" орчлон ертөнц. Түүний мөн чанар...

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь эхнийхтэй адил хүний ​​олон зуун жилийн туршлагаар нотлогдсон постулат юм. Энэ хуулийг нээхэд дулааны хөдөлгүүрийг судалснаар тусалсан. Францын эрдэмтэн С.Карно Аливаа дулааны хөдөлгүүрт термодинамикийн эргэлтийг гүйцэтгэдэг дулааны эх үүсвэр (халаагч), ажлын шингэн (уур, идеал хий гэх мэт) -ээс гадна хөргөгч байх ёстойг анх удаа (1824) харуулсан. халаагчийн температураас бага температур .

Үр ашиг η урвуу циклээр ажилладаг ийм дулааны хөдөлгүүр ( Карногийн мөчлөг), энэ мөчлөгийг гүйцэтгэж буй ажлын шингэний шинж чанараас хамаардаггүй, зөвхөн халаагчийн температураар тодорхойлогддог. Т 1 ба хөргөгч Т 2:

Хаана Q 1 – температурт ажлын шингэнд өгөх дулааны хэмжээ Т 1 халаагчаас; Q 2 – температурт ажлын шингэнээс ялгарах дулааны хэмжээ Т 2 хөргөгч.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь Карногийн гарал үүслийг байгальд тохиолдох дурын термодинамик үйл явцын ерөнхий дүгнэлт юм. Энэ хуулийн хэд хэдэн томъёоллыг мэддэг.

Клаузиус(1850) томъёолсон термодинамикийн хоёр дахь хуульТэгэхээр: Хүйтэн биеэс халуун бие рүү дулаан аяндаа шилжих үйл явц боломжгүй юм.

В. Томсон (Келвин)(1851) дараахь томъёоллыг санал болгосон. Үе үе ажилладаг машин барих боломжгүй бөгөөд түүний бүх үйл ажиллагаа нь механик ажил хийх, усан санг хөргөхөд хүргэдэг.

Томсоны постулатыг дараах байдлаар томъёолж болно. Хоёр дахь төрлийн мөнхийн хөдөлгөөнт машин байх боломжгүй. Хоёр дахь төрлийн мөнхийн хөдөлгөөнт машин нь нөхөн төлбөргүйгээр биеийн дулааныг үе үе бүрэн ажил болгон хувиргах төхөөрөмж юм (В. Оствальд).Доод нөхөн олговор дулааныг ажил болгон хувиргах дугуй процессын явцад ажлын шингэний төлөвийн өөрчлөлт эсвэл дулааны нэг хэсгийг ажлын шингэнээс бусад биед шилжүүлэх, эдгээр биеийн термодинамик төлөвийн өөрчлөлтийг ойлгох.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь дугуй процесст нөхөн олговор авахгүйгээр нэг ч жоуль дулааныг ажил болгон хувиргаж чадахгүй гэж заасан байдаг. Ажил нь ямар ч нөхөн төлбөргүйгээр бүрэн дулаан болж хувирдаг. Сүүлийнх нь өмнө дурьдсанчлан эрчим хүчний аяндаа задрах (элэгдэл) үйл явцтай холбоотой юм.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь системийн төлөв байдлын функцийг танилцуулдаг бөгөөд энэ нь энергийг тараах үйл явцыг тоон байдлаар тодорхойлдог.. Энэ утгаараа термодинамикийн 2-р хуулийн дээрх томъёолол нь оршихуйг илэрхийлдэг тул тэнцүү байна. системийн төлөв байдлын функцууд - энтропи.

Одоогоор термодинамикийн хоёр дахь хуульдараах байдлаар томъёолсон: Системийн төлөв байдлын нэмэлт функц байдаг S - энтропи нь системд орж буй дулаан ба системийн температуртай дараах байдлаар холбоотой байдаг.:

Учир нь буцаах боломжтойүйл явц; (3.2)

Учир нь эргэлт буцалтгүйүйл явц. (3.3)

Тиймээс, адиабатаар тусгаарлагдсан систем дэх урвуу процессын үед түүний энтропи өөрчлөгддөггүй (dS = 0), мөн эргэлт буцалтгүй үйл явцын үед нэмэгддэг (dS > 0).

Дотоод энергиэс ялгаатай нь тусгаарлагдсан системийн энтропийн утга нь түүнд тохиолддог үйл явцын шинж чанараас хамаарна. Тайвшрах үед тусгаарлагдсан системийн энтропи нэмэгдэж, хүрэх ёстой тэнцвэрт байдлын хамгийн их утга.

Ерөнхийдөө Тусгаарлагдсан системийн термодинамикийн хоёр дахь хуульингэж бичсэн байна:

Тусгаарлагдсан системийн энтропи нь аяндаа эргэлт буцалтгүй үйл явц явагдах тохиолдолд нэмэгдэх эсвэл тогтмол хэвээр байна. Тиймээс термодинамикийн хоёрдугаар хуулийг мөн гэж тодорхойлсон тусгаарлагдсан систем дэх энтропийн буурдаггүй хууль.

Тиймээс термодинамикийн хоёр дахь хууль өгдөг тусгаарлагдсан систем дэх аяндаа явагдах үйл явцын шалгуур. Ийм системд зөвхөн энтропийн өсөлт дагалддаг процессууд аяндаа явагдах боломжтой. Аяндаа үүсэх үйл явц нь системд тэнцвэрийг бий болгосноор дуусдаг. Энэ нь тэнцвэрт байдалд тусгаарлагдсан системийн энтропи хамгийн их байна гэсэн үг юм. Үүний дагуу тусгаарлагдсан систем дэх тэнцвэрт байдлын шалгуур байх болно

Хэрэв та үйл явцад оролцвол тусгаарлагдаагүй систем, Тэр Үйл явцын эргэлт буцалтгүй (аяндаа) байдлыг үнэлэхийн тулд dS системийн энтропийн өөрчлөлтийг мэдэх шаардлагатай. 1 хүрээлэн буй орчны энтропийн өөрчлөлт dS 2. Хэрэв бид үүнийг хүлээн зөвшөөрвөл систем ба орчин(тэдгээрийг ихэвчлэн "орчлон ертөнц" гэж нэрлэдэг) тусгаарлагдсан системийг бүрдүүлнэ, тэгвэл үйл явцын эргэлт буцалтгүй байх нөхцөл болно

тэр бол Хэрэв систем ба хүрээлэн буй орчны энтропийн нийт өөрчлөлт тэгээс их байвал үйл явц эргэлт буцалтгүй болно..

Байгаль орчин бол асар том усан сан юм; системтэй дулаан солилцох үед түүний хэмжээ ба температур өөрчлөгддөггүй. Тиймээс хүрээлэн буй орчны хувьд бид тэнцүүлэх боломжтой δQ = dUдулаан дамжуулалт буцах эсвэл эргэлт буцалтгүй явагдах нь хамаагүй δQ arr, ба δQойролцоогоор тэнцүү dUорчин. Тиймээс, хүрээлэн буй орчны энтропийн өөрчлөлт үргэлж тэнцүү байна.

Физикийн хувьд энэ нь яг нарийн шинжлэх ухаан учраас ихэнх сургаал эмпирик байдлаар нотлогддог. Термодинамикийн 2-р хууль ингэж гарч ирсэн бөгөөд үүнийг өнөөдөр сургууль болгон судалж байна. Дулааны процессын эргэлт буцалтгүй байдал нь түүний ярьж буй зүйл юм. Судалгааны эхний үе шатанд энэ тайлбар нь илүү ойлгомжтой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Ерөнхий үзэл бодол

Термодинамик систем дэх янз бүрийн үйл явцын чиглэлийг хязгаарлах физик зарчим нь термодинамикийн хоёр дахь хууль юм. Энэ нэр томъёоны тодорхойлолтыг 19-р зуунд анх Рудольф Клаусис, дараа нь Уильям Томсон (Лорд Келвин) бий болгосон. Хоёр постулатын дагуу хоёр дахь төрлийн мөнхийн хөдөлгөөнт машин дэлхийд байж болохгүй. Бүх юмс, амьд биет, юмс үзэгдлээс ялгарах дулааныг эрчим хүч болгон хувиргах ийм суурилуулалт байхгүй, байхгүй байх болно. Үүний үндсэн дээр үр ашиг нь нэгдмэл байдалтай тэнцүү байж болохгүй гэсэн дүрмийг гаргасан. Та үүнийг хөргөгчийн ажиллагаатай харьцуулж болно, жишээлбэл, температур нь үнэмлэхүй тэгтэй тэнцүү байх болно. Ийм нөхцөлд дугуй дулаан солилцоог оруулаагүй болно.

Рудольф Клаусисын томъёолол

Термодинамикийн хоёр дахь хуулийг анх гаргасан хүн бол Германы практик физикч, математикч Р.Клаусис юм. Түүний хэлснээр дулааныг бага халсан биеэс илүү халсан бие рүү шилжүүлэх замаар үр дүнд хүрдэг дугуй хэлбэртэй процесс боломжгүй юм. Өөрөөр хэлбэл, температур нь бүхэлдээ эсвэл хэсэгчлэн дулаан биеэс сэрүүн бие рүү чөлөөтэй шилжиж болох боловч энэ үйл явц эсрэг чиглэлд явагдах боломжгүй юм. Энэ нь бидэнд мөчлөг, харгис тойрог байхгүйг тодорхой харуулж байна. Ийм ойлголтыг термодинамикийн хувьд хүлээн зөвшөөрөх боломжгүй юм. Биеийн хооронд дулаан солилцдог бөгөөд эдгээр үйлдлүүдийн үр дүнд нэмэлт энерги үүсдэггүй.

Лорд Келвиний гаргасан постулат

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь Британийн физикч, механикч Томсоны бүтээлүүдэд ижил төстэй тодорхойлолтыг хүлээн авсан. Онолын хувьд энэ нь иймэрхүү сонсогдож байна: "Цорын ганц үр дүн нь дулаан бие эсвэл усан санг хөргөх замаар олж авах боломжтой мөчлөгт үйл явц нь боломжгүй юм." Энэ тайлбарыг илүү тодорхой ойлгохын тулд тодорхой машиныг төсөөлье (термодинамикийн постулатын дагуу энэ нь байж болохгүй). Энэ нь байнгын халуун устай савыг үе үе хөргөж, түүнээс дулааны энерги авдаг. Энэхүү эрчим хүчний ачаар машин нь барилгын кран гэх мэт янз бүрийн ачааг өргөдөг. Үүний зэрэгцээ мотор, цахилгаан станц эсвэл бусад механик агууламжгүй. Эмпирик физикийн үүднээс авч үзвэл энэ нь боломжгүй юм.

Ямар нийтлэг?

Одоо эдгээр хоёр тайлбарыг хэрхэн нэгтгэж, термодинамикийн хоёрдугаар хууль зарчмын хувьд юунд үндэслэсэн болохыг харцгаая. Энтропи бол дулаан солилцооны явцад нэмэгдэж буй эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр юм. Энэ бол Клаусис, Келвин хоёрын тайлбарыг холбох элемент юм. Гэхдээ жаахан буцаж оръё. Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь дулаан солилцох үед энерги багасдаг (тиймээс ажил олж авах боломжгүй), харин эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр нэмэгддэг. Энэ үйл явц нь эргэлт буцалтгүй бөгөөд ихэвчлэн аяндаа гэж нэрлэгддэг. Термодинамикийн хувьд энтропи байнга нэмэгддэг боловч түүнийг устгах боломжгүй юм. Тийм ч учраас аль ч биед байгаа энергийг 100 хувь хүртэл ажил болгож чаддаггүй.

Эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр юу вэ?

Энтропийн тухай ойлголтыг анх Клаусисын амаар томъёолсон. Үүнийг эрчим хүчний эргэлт буцалтгүй зарцуулалтын хэмжүүрийг тодорхойлоход ашигласан. Энэ бол бодит үйл явцын хамгийн тохиромжтой үйл явцаас хазайх хоёрын хоорондох нэг төрлийн ялгаа байв. Аливаа процесс циклээр явагддаг хаалттай систем дэх энтропи нь тогтмол утгатай байдаг. Хэрэв процесс эргэлт буцалтгүй бол (энэ нь термодинамиктай шууд холбоотой) бол энтропи үргэлж эерэг утгатай байдаг. Эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр нь орчлон ертөнцөд тохиолддог бүх үйл явцаас бүрддэг гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Аливаа бие, усан сангийн эзэлхүүн, энерги тогтмол байх үед энтропи байнга нэмэгддэг. Хэрэв эдгээр үзүүлэлтүүд үе үе өөрчлөгдөж байвал гүйцэтгэсэн ажлын улмаас эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр буурч болох боловч түүнийг бүрэн устгах боломжгүй юм. Орчлон ертөнцийн энтропи буурдаггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь хэвийн хэвээр байх эсвэл эргэлт буцалтгүй нэмэгддэг.

Сайн жишээ

Термодинамикийн хоёр дахь хуулийг сургуулийн хүүхдүүдэд ихэвчлэн өгдөг стандарт жишээн дээр тайлбарлаж болно. Бид өөр өөр температуртай хоёр биетэй. Илүү халсан бодис нь температурын үзүүлэлтүүд тэнцүү болтол дулаанаа бага халсан бодис руу өгөх болно. Энэ процессын явцад эхний дулаан биетийн энтропи нь хоёр дахь, сэрүүн биед нэмэгдэхээс бага хэмжээгээр буурна. Үүний үр дүнд ийм аяндаа явагдах үйл явц нь системийн энтропи үүсгэх бөгөөд индекс нь анхны байрлал дахь хоёр биеийн энтропийн нийт утгаас өндөр байх болно. Өөрөөр хэлбэл, дулааны солилцооны үр дүнд үүссэн хоёр бодисын систем дэх эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр нэмэгдсэн байна.

Орчлон ертөнцийн халуун үхэл

Судалгааны явцад Клаусис бидэнд сансар огторгуй (манай гараг, түүний бие даасан нутаг дэвсгэр, усны бүс гэх мэт) ямар ч нээлттэй сансар огторгуйд оршдог гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Орчлон ертөнц нь эргээд макроскопийн процесс явагддаг асар том хаалттай орон зай юм. Хаалттай системд энтропи индикатороо байнга нэмэгдүүлж байдаг тул манай дэлхий удалгүй түүний доторх эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр хязгааргүй утгад хүрэх хэмжээнд ойртож байна. Энэ нь энерги нь өөрөө шавхагдах тул бүх үйл явц зогсох болно гэсэн үг юм. Бидний ирээдүйд хүрэх энэ чухал цэгийг халуун үхэл гэж нэрлэдэг. Бидний бүх үйлдэл (хөдөлгөөн, алхах, гүйх), дэлхий дээр тохиолддог бүх үзэгдэл (салхи үлээх, цунами, литосферийн ялтсуудын хөдөлгөөн) - энэ бүхэн нь энтропийн эргэлт буцалтгүй өсөлтийг үүсгэж, энергийг шавхдаг.

Онолын няцаалт

Хүн сансар огторгуйг бүхэлд нь шүүж чадахгүй хэвээр байна. Бид амьдарч буй ертөнцийнхөө зөвхөн нэг хэсгийг л харж, энэ буланг судалж, тодорхой хуулиудыг нотолж, үүний үндсэн дээр санаагаа бүрдүүлдэг. Тиймээс термодинамикийн хоёр дахь хуульд үндэслэсэн дулааны үхлийн магадлалын эхний няцаалт нь Орчлон ертөнц хаалттай систем биш байж магадгүй юм. Сансар огторгуйн 85 хувь нь шинж чанар нь хэнд ч үл мэдэгдэх эсрэг бодисоос бүрддэг нь тодорхой. Хоёр дахь няцаалт нь манай сансар огторгуй нь хаалттай байсан ч тасралтгүй хэлбэлзэл юм. Хэмжээ, масс, эрчим хүч, температурын үзүүлэлтүүдийн янз бүрийн хэлбэлзэл, өөрчлөлтийн улмаас энтропи өсөхгүй (нийт, бүх нийтийн утгаараа) ба буурдаггүй. Үүний үр дүнд бид аль хэдийн термодинамик тэнцвэрт байдалд, эсвэл Клаусисын хэлснээр халууны үхлийн төлөвт орсон байна.

Үүнийг нэгтгэн дүгнэе

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь нарийн шинжлэх ухааны хөгжилтэй салшгүй холбоотой юм. Энэ нь шинжлэх ухаан, технологийн дэвшлийн эхэн үед нээгдсэн бөгөөд математик, физик, одон орон судлалын чиглэлээр эрдэмтдийн цаашдын ажлын эхлэл болсон гэж хэлж болно. Энэ бүхнийг бид дэлхийн нөхцөлд л төсөөлдөг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Таталцлын талбайн хүч өөр өөр орчинд термодинамик тэс өөр схемийн дагуу ажиллах магадлалтай.

Физик хими: лекцийн тэмдэглэл Березовчук А.В

5. Процессууд. Термодинамикийн хоёр дахь хууль

Термодинамикийн 2-р хууль нь термодинамикийн 1-р хуулиас ялгаатай нь байгальд тохиолддог бүх үйл явцыг судалдаг бөгөөд эдгээр процессуудыг дараах байдлаар ангилж болно.

Процессууд байдаг аяндаа, аяндаа бус, тэнцвэрт байдал, тэнцвэргүй байдал.

Аяндаа үүсэх үйл явцыг дараахь байдлаар хуваадаг буцаах боломжтойТэгээд эргэлт буцалтгүй.Термодинамикийн хоёр дахь хуулийг тусгаарлагдсан систем дэх үйл явцын чиглэлийн хууль (өсөлтийн хууль S) гэж нэрлэдэг. "Энтропи" гэдэг үгийг 1865 онд бүтээжээ. R. Y. E. Клаузиус - Грек хэлнээс "trope" гэдэг нь өөрчлөлт гэсэн утгатай. 1909 онд профессор П.Ауэрбах бүх функцийн хатан хаан гэж нэрлэдэг дотоод энерги,А С – сүүдэрэнэ хатан хаан. Энтропи- системийн эмгэгийн хэмжүүр.

Эргэж болох ба эргэлт буцалтгүй үйл явц

Буцааж болшгүй үйл явцажлын зардалгүйгээр тохиолддог, зөвхөн нэг чиглэлд аяндаа үүсдэг, эдгээр нь үйл явц урвуу үед бүхэл системийн шинж чанар өөрчлөгдөх үед тусгаарлагдсан систем дэх төлөвийн өөрчлөлт юм. Үүнд:

1) хязгаарлагдмал температурын зөрүү дэх дулаан дамжилтын илтгэлцүүр;

2) хязгаарлагдмал даралтын зөрүүтэй хийн тэлэлт;

3) хязгаарлагдмал концентрацийн зөрүүтэй тархалт.

Буцах боломжтой процессуудтусгаарлагдсан системд энэ системийн шинж чанарт ямар нэгэн өөрчлөлт оруулахгүйгээр буцаах боломжтой процессуудыг нэрлэдэг.

Буцах боломжтой:үрэлт байхгүй систем дэх механик процессууд (хамгийн тохиромжтой шингэн, түүний хөдөлгөөн, вакуум дахь дүүжингийн унтрахгүй хэлбэлзэл, шингээлт байхгүй газарт цахилгаан соронзон долгионы тархалт) нь анхны төлөв рүү буцаж очих боломжтой.

аяндаа- өөрөө явагддаг процессууд, тэдгээрт ямар ч ажил зарцуулагдахгүй, тэд өөрсдөө үүнийг үүсгэж чаддаг (уулд чулуунуудын хөдөлгөөн, Na гадаргуу дээр өндөр хурдтай хөдөлдөг, устөрөгч ялгардаг тул шалгана уу.).

Аяндаа бус

Тэнцвэрт хуваагдана тогтвортой, тогтворгүйТэгээд хайхрамжгүй.

1. Клаузиусын постулат - бага халсан биеээс илүү халсан бие рүү дулаан дамжуулах боломжгүй.

2. Томсоны постулат - хамгийн хүйтэн биеийн дулаан нь ажлын эх үүсвэр болж чадахгүй.

Карно-Клаузиусын теорем:ижил халаагуур, ижил хөргөгч ашиглан Карногийн циклийг гүйцэтгэдэг бүх урвуу машинууд нь ажлын шингэний төрлөөс үл хамааран ижил үр ашигтай байдаг.

Q 1 / T 1 -

Q 2 / T 2 -

Q 1 /T 1 = Q 2 /T 2 –

Энэ нь термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн дөрөв дэх тэгшитгэл юм.Хэрэв процесс хаалттай байвал

Эргэшгүй үйл явцад:

Энэ нь термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн зургаа дахь тэгшитгэл буюу Клаузиусын тэгшитгэл бөгөөд буцах процессын хувьд тэгтэй тэнцүү, эргэлт буцалтгүй процессын хувьд 0-ээс бага боловч заримдаа 0-ээс их байж болно.

С.

S = k ln В.

Логарифмын урвуу үйлдэл нь потенциаци:

Термодинамикийн 1-р хууль нь функцийн тогтмол байдалаар тодорхойлогддог Утусгаарлагдсан системд. Тусгаарлагдсан системд явагдах үйл явцын нэг чиглэлийн чиглэл болох хоёр дахь хуулийн агуулгыг илэрхийлэх функцийг олцгооё. Хүссэн функцийн өөрчлөлт нь тусгаарлагдсан системд тохиолддог бүх бодит, өөрөөр хэлбэл эргэлт буцалтгүй үйл явцын хувьд ижил тэмдэгтэй байх ёстой. Дугуй бус эргэлт буцалтгүй процесст хэрэглэгдэх термодинамикийн хоёр дахь хууль нь тэгш бус байдлаар илэрхийлэгдэх ёстой. Карногийн мөчлөгийг санацгаая. Аливаа мөчлөгийг хязгааргүй олон тооны хязгааргүй жижиг Карно циклээр сольж болох тул илэрхийлэл:

ямар ч урвуу мөчлөгт хүчинтэй. Дулаан солилцооны анхан шатны хэсэг бүрийг тоолох Т= const, бид дараахийг олж мэднэ:

мөн бүхэл бүтэн мөчлөгийн хувьд

Гельмгольцын энерги Изохорик-изотермийн потенциал

F = U - TS

Хэмжээ ( V–TS) нь системийн өмч юм; гэж нэрлэдэг Гельмгольцын энерги. Танилцууллаа Хельмгольц 1882 онд

dF = dU – TdS – SdT,

U = F + TS,

dF = TdS – pdV – SdT,

F -бүрэн дифференциал.

Эзлэхүүн нэмэгдэх нь изохорик-изотермийн потенциал буурахад хүргэдэг (өмнөх "хасах"). R).Температурын өсөлт нь хүргэдэг Фбуурдаг.

?Атэнцүү байна > ?Атэгш бус

Q =?U+A,

A = Q -?У,

A = T(S 2 – S 1) – (U 2 – U 1),

A = F 1 – F 2 = –?F,

Атэнцүү байна = – ?F -

изохорик-изотермийн потенциалын физик утга.

Изохорик-изотермийн потенциалын алдагдал нь энэ процесст системийн гүйцэтгэсэн ажлын хамгийн их хэмжээтэй тэнцүү байна; F -дахь аяндаа үүсэх үйл явцын чиглэлийн шалгуур тусгаарлагдсан систем. Аяндаа үүсэх үйл явцын хувьд: AF T g< 0.

Аяндаа бус үйл явцын хувьд: ? Ф Т, В> 0. Тэнцвэрт процессын хувьд: ? Ф Т, В= 0.

?Ф В, Т? 0.

Аяндаа үүсэх процессын изохорик-изотермийн потенциал буурч, хамгийн бага утгад хүрэх үед тэнцвэрийн төлөв үүснэ (Зураг 4).

Цагаан будаа. 4

2 - аяндаа бус үйл явц;

3 - тэнцвэрийн үйл явц.

Изобарик-изотермийн потенциал.

1) G (P, T = const), Гиббсын энерги

G = U – TS + PV = H – TS = F + PV,

?Q = dU – Pdv + A?,

?А? = Q – dU – pdv,

?А?хамгийн их = T(S 2 – S 1) – (U 2 – U 1) – p(V 2 – V 1),

?А?хамгийн их = (U 1 – TS 1 + PV 1) – (U 2 – TS 2 + PV 2) = G 1 – G 2 = –?Г,

U – TS + pV = G,

А?хамгийн их = – ?Г.

Изобарик-изотермийн процессын ажил нь изобар-изотермийн потенциалын бууралттай тэнцүү байна - энэ функцын физик утга;

2) функц нь бүрэн дифференциал, хоёрдмол утгагүй, төгсгөлтэй, тасралтгүй.

G = U – TS + pV,

dG = dU – TdS – SdT + pdv + vdp,

dG = TdS – pdV – TdS – SdT + pdv + vdp,

dG = –SdT + Vdp,

Температурын өсөлт нь изобарик-изотермийн потенциал өмнөхөөсөө буурахад хүргэдэг Схасах тэмдэг байна. Даралт ихсэх нь изобарик-изотермийн потенциал өмнөхөөсөө нэмэгдэхэд хүргэдэг Внэмэх тэмдэг байна;

3) Гтусгаарлагдсан систем дэх үйл явцын чиглэлийн шалгуур.

Аяндаа үүсэх үйл явцын хувьд: (? Г)П, Т< 0. Для несамопроизвольного процесса: (?Г)П, Т> 0. Тэнцвэрийн процессын хувьд: (?G) P,T = 0

?G (P, T)? 0.

Аяндаа үүсэх процесс дахь изобар-изотермийн потенциал буурч, хамгийн багадаа хүрэхэд тэнцвэрт байдал үүсдэг.

Цагаан будаа. 5

Энд 1 нь аяндаа явагдах үйл явц юм;

2 – тэнцвэрийн үйл явц;

3 - аяндаа бус үйл явц.

Зардлаар ажил хийгдсэн үү? УТэгээд? Х.

Сөрөг хүчин зүйлүүд.Энтальпийн хүчин зүйл нь молекулуудын таталцлын хүчийг тодорхойлдог. Энтропийн хүчин зүйл нь молекулуудыг салгах хандлагыг тодорхойлдог.

Энтальпи - НДотоод энерги - У.

H = U + PV,

dH = dU + pdv + vdp,

U = TS – PV,

dU = TdS – SdT + pdV + Vdp,

dH = –pdV + pdV + Vdp; U = TdS + VdP.

Цагаан будаа. 6

Энд 1 нь аяндаа явагдах үйл явц,

2 - аяндаа бус үйл явц,

3 - тэнцвэрийн үйл явц,

(dH)P,T ? 0,

(dU)S,T ? 0.

Гиббс-Гельмгольцын тэгшитгэлүүд-хамгийн их ажлын тэгшитгэлүүд.

Эдгээр нь тэнцвэрт үйл явцын хамгийн их ажил ба тэнцвэргүй үйл явцын дулааны хоорондох холбоог тогтоох боломжийг олгодог.

Гельмгольцын тэгшитгэл (функцуудыг холбосон тэгшитгэл ФТэгээд Г

Гиббсийн тэгшитгэл (функцуудтай холбоотой тэгшитгэл ФТэгээд Гтэдгээрийн температурын деривативын хамт).

Клаузиус-Клапейроны тэгшитгэл

Энэ нь термодинамикийн хоёр дахь хуулийг фазын шилжилтэд ашиглах боломжийг бидэнд олгодог. Хэрэв бид зөвхөн өргөтгөлийн ажил хийдэг процессуудыг тооцоолвол дотоод энергийн өөрчлөлтийг тооцно

U 2 – U 1 = T(S 2 – S 1) – P(V 2 – V 1),

(U 1 – TS 1 + PV 1) = (U 2 – TS 2 + PV 2),

G 1 = G 2 -тэнцвэрийн нөхцөлд.

1 моль бодис эхний үе шатаас хоёр дахь үе рүү шилждэг гэж үзье.

I үе шат => dG 1 = V 1 dp – S 1 dT.

II үе шат => dG 2 = V 2 dp – S 2 dT,тэнцвэрт байдалд dG 2 – dG 1 = 0

dG 2 – dG 1 = dp(V 2 – V 1) – dT(S 2 – S1) –

нөхцөлт тэнцвэр байхгүй,

Хаана dP/dT -даралтын температурын коэффициент,

Хаана ? fp - фазын шилжилтийн дулаан.

Клаузиус-Клапейроны тэгшитгэл, тэгшитгэлийн дифференциал хэлбэр.

Тэгшитгэл нь фазын шилжилтийн дулаан, даралт, температур, молийн эзэлхүүний өөрчлөлтийн хоорондын хамаарлыг тогтооно.

Клаузиус-Клапейроны тэгшитгэлийн эмпирик хэлбэр.

Цагаан будаа. 7

Цагаан будаа. 8

Клаузиус-Клапейроны тэгшитгэл нь фазын шилжилтийг судалдаг. Фазын шилжилт нь эхний ба хоёрдугаар зэрэглэлийн байж болно.

I төрөл - изобар потенциалын тэгш байдал ба огцом өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог СТэгээд В.

II төрөл - изобар потенциалын тэгш байдал, энтропийн тэгш байдал, молийн эзэлхүүний тэгш байдал зэргээр тодорхойлогддог.

би сайхан сэтгэлтэй -? Г= 0, ?С? 0, ?В? 0.

II төрөл -? Г= 0, ?С= 0, ?В= 0.

Аливаа урвуу дугуй процессын бууруулсан дулааны алгебрийн нийлбэр тэгтэй тэнцүү байна.

Энэ интеграл нь өвөрмөц төрийн функцийн дифференциал юм. Энэ шинэ функцийг нэвтрүүлсэн Клаузиус 1865 онд энтропи гэж нэрлэдэг. С(Грек хэлнээс "өөрчлөх").

Өөр төлөвт байгаа аливаа систем нь тодорхой бөгөөд өвөрмөц утгатай адил энтропийн бүрэн тодорхой бөгөөд өвөрмөц утгатай байдаг. П, В, Тболон бусад шинж чанарууд.

Тиймээс энтропи нь тэгшитгэлээр илэрхийлэгдэнэ.

Хаана S -өөрчлөлт нь төрийн функц юм dSвдулааныг тоо хэмжээнд шилжүүлэх урвуу изотерм процесс Qпроцессын багассан дулаантай тэнцүү байна.

Бие даасан хувьсагчтай У(дотоод энерги) гэж тэмдэглэж болно У VN болон В(эзлэхүүн), эсвэл Р(даралт) ба Н(энтальпи). Энтропи бол өвөрмөц функц юм. Онцлог функцууд нь системийн төлөв байдлын функцууд бөгөөд тэдгээрийн деривативуудыг ашиглахдаа системийн бусад термодинамик шинж чанаруудыг тодорхой хэлбэрээр илэрхийлэх боломжийг олгодог. Химийн термодинамикийн хувьд тэдгээрийн тав нь байдаг гэдгийг санацгаая.

1) бие даасан хувьсагчтай изобар-изотерм потенциал (Гиббсийн энерги). Т, Рбүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн моль тоо Тэгээд.;

2) бие даасан хувьсагчтай изохорик-изотерм потенциал (Гельмгольцын энерги) T, V, n i;

3) бие даасан хувьсагчтай дотоод энерги: S, V, n i;

4) бие даасан хувьсагчтай энтальпи: S, P, n i;

5) бие даасан хувьсагчтай энтропи N, P, n i. .

Тусгаарлагдсан системд (УТэгээд V= const) эргэлт буцалтгүй үйл явцын үед системийн энтропи нэмэгддэг; dS > 0; буцах боломжтой - өөрчлөгдөхгүй, dS = 0.

Энтропи болон бусад термодинамик параметрүүдийн хоорондын хамаарал

Энтропийг ашиглахтай холбоотой тодорхой асуудлыг шийдэхийн тулд түүний болон бусад термодинамик үзүүлэлтүүдийн хоорондын хамаарлыг тогтоох шаардлагатай. Тэгшитгэл dS =?Q/Tхослуулан? Q = dU + PdVТэгээд? Q = dH - VdPтэгшитгэлүүдийг өгдөг:

dU = TdS – PdV,

dH = TdS + VdP.

Тэгшитгэлийг бичих замаар:

үйл ажиллагааны хамааралтай холбоотой ?(T, V, S) = 0, бид авдаг

Одоо тэгшитгэлээс энтропийн температураас хамаарлыг олъё.

Эдгээр нь хамаарал юм:

Эдгээр хоёр тэгшитгэл нь ерөнхий харилцааны хамгийн чухал онцгой тохиолдол юм:

TdS = CdT.

Өөр өөр хамаарлыг ашиглан термодинамик параметрүүдтэй холбоотой бусад тэгшитгэлүүдийг гаргаж авах боломжтой.

аяндаа- өөрөө явагддаг процессууд, тэдгээрт ямар ч ажил зарцуулагдахгүй, тэд өөрсдөө үйлдвэрлэж чаддаг (уулд чулуунуудын хөдөлгөөн, устөрөгч ялгарах үед натри гадаргуугийн дагуу өндөр хурдтайгаар хөдөлдөг), кали нь шууд утгаараа "үсэрдэг". ус.

Аяндаа бус- бие даан явах боломжгүй үйл явц, үүнд ажил зарцуулагддаг.

Тэнцвэрийг тогтвортой, тогтворгүй, хайхрамжгүй гэж хуваадаг.

Термодинамикийн хоёр дахь хуулийн постулатууд.

1. Клаузиусын постулат – “Бага халсан биеээс илүү халсан бие рүү дулаан дамжуулах боломжгүй.”

2. Томсоны постулат - “Хамгийн хүйтэн биеийн дулаан нь ажлын эх үүсвэр болж чадахгүй.”

Карно-Клаузиусын теорем:"Ижил халаагч, ижил хөргөгч ашиглан Карногийн циклийг гүйцэтгэдэг бүх урвуу машинууд нь ажлын шингэний төрлөөс үл хамааран ижил үр ашигтай ажилладаг."

Термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн аналитик илэрхийлэл.

1. Термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн сонгодог тэгшитгэл

Хаана Q /T -бага дулаан;

Q 1 / T 1 -халаагуур багассан дулаан;

Q 2 / T 2 -хөргөгчийн дулааныг багасгах;

Q 1 / T 1 = Q 2 / T 2 –халаагч ба хөргөгчийн дулааны бууралтын тэгш байдал. Энэ бол термодинамикийн хоёр дахь тэгшитгэл юм.

Хэрэв бид адиабатаар Карногийн олон мөчлөгт хуваавал бид гарна

Энэ бол Карногийн хязгааргүй жижиг мөчлөгийн термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн гурав дахь тэгшитгэл юм.

Хэрэв үйл явц нь төгсгөлтэй бол

Энэ бол термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн дөрөв дэх тэгшитгэл юм

Хэрэв процесс хаагдсан бол

Энэ бол буцах процессын термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн тав дахь тэгшитгэл юм.

Хаалттай давталтын интеграл нь Клаузиусын интеграл юм.

Эргэшгүй үйл явцад:

Термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн зургаа дахь тэгшитгэл буюу Клаузиусын тэгшитгэл нь буцах процессын хувьд тэгтэй тэнцүү, эргэлт буцалтгүй процессын хувьд 0-ээс бага боловч заримдаа 0-ээс их байж болно.

Энэ бол термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн долоо дахь тэгшитгэл юм. Термодинамикийн хоёр дахь хууль - өсөлтийн хууль С.

S = k ln В.

S = k ln W -

Энэ бол Больцманы томъёо,

Хаана S -энтропи - системийн эмх замбараагүй байдлын зэрэг;

к–Больцманы тогтмол;

W -макро төлөв байдлын системийн термодинамик магадлал.

Термодинамик магадлал- өгөгдсөн системийн микро төлөвийн тоо, тэдгээрийн тусламжтайгаар системийн өгөгдсөн макро төлөвийг хэрэгжүүлэх боломжтой. (P, T, V).

Хэрэв W= 1, тэгвэл S= 0, үнэмлэхүй тэг температурт –273°С бүх төрлийн хөдөлгөөн зогсдог.

Термодинамик магадлалЭнэ нь атом ба молекулуудыг эзлэхүүнээр тараах арга замуудын тоо юм.

Анагаах ухааны физик номноос зохиолч Подколзина Вера Александровна

25. Термодинамикийн хоёрдугаар хууль. Энтропи Термодинамикийн 2-р хуулийн хэд хэдэн томъёолол байдаг: дулаан нь бага температуртай биеэс өндөр температуртай бие рүү шилжих боломжгүй (Клаузиусын томъёолол) эсвэл мөнхийн хөдөлгөөнт машин боломжгүй юм.

Физик хими номноос: Лекцийн тэмдэглэл зохиолч Березовчук А В

29. Биологийн мембран дахь физик үйл явц Биологийн мембран нь эсийн чухал хэсэг юм. Тэд эсийг хүрээлэн буй орчноос тусгаарлаж, гадны хортой нөлөөллөөс хамгаалж, эс ба хүрээлэн буй орчны хоорондох бодисын солилцоог зохицуулж, эд эсийг идэвхжүүлдэг.

"Баримтуудын хамгийн шинэ ном" номноос. 3-р боть [Физик, хими, технологи. Түүх, археологи. Төрөл бүрийн] зохиолч Кондрашов Анатолий Павлович

3. Термодинамикийн анхны хууль. Калорийн коэффициентүүд. CP ба Cv функцуудын хамаарал Термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн заалт.1. Тусгаарлагдсан систем дэх нийт эрчим хүчний хангамж тогтмол байна.2. Янз бүрийн энергийн хэлбэрүүд хоорондоо яг тэнцүү хэмжээгээр хувирдаг

Цэргийн зориулалттай цөмийн энерги номноос зохиолч Смит Хенри Дэволф

2. Электродын процессууд Электрод ба уусмалын хоорондох хилийн дагуу цэнэгийг шилжүүлэхтэй холбоотой процессуудыг электродын процесс гэнэ. Катодын процесс нь урвалд орох бодисын молекулууд эсвэл ионуудын бууралттай холбоотой; анод процесс нь урвалд орох бодисын исэлдэлттэй холбоотой байдаг.

Физикийн түүхийн курс номноос зохиолч Степанович Кудрявцев Павел

3. Цахилгаанаар бүрэх дэх катод ба анод процессууд Цахилгаанаар бүрэх үйл явцын үндсэн процессууд нь ангижруулалт ба редукци юм.Kat – reduction, энд Kat – катод. Ан дээр – бууралт, энд An – анод.Н2О-ийн электролиз: Катодын урвалууд Хамгийн сүүлийн урвал нь ялгарах үед явагдана.

Лазерын түүх номноос зохиолч Бертолотти Марио

4. Стохастик процесс ба өөрөө зохион байгуулалттай систем Стохастик процесс ба өөрөө зохион байгуулалттай систем нь цахилгаан химийн синергетикийн судалгааны сэдэв юм. Ийм үйл явц нь бүх салбарт явагддаг: ламинараас үймээн самуун руу шилжих,

"Мөнхийн хөдөлгөөний машин" номноос - өмнө ба одоо. Утопиас шинжлэх ухаан руу, шинжлэх ухаанаас утопи руу зохиолч Бродянский Виктор Михайлович

ЛЕКЦ No15. Термодинамикийн гуравдугаар хууль Химийн ойрын тухай ойлголт. Олон бодисууд бие биентэйгээ амархан, хурдан урвалд ордог, бусад бодисууд нь хүндрэлтэй, зарим нь хариу үйлдэл үзүүлэхгүй байдаг нь мэдэгдэж байна. Үүний үндсэн дээр бодисуудын хооронд байдаг гэж үзсэн

4-р номноос. Кинетик. Дулаан. Дуу зохиолч Фейнман Ричард Филлипс

Эртний үеэс өнөөг хүртэлх Механик номноос зохиолч Григорян Ашот Тигранович

КСКАД БА ХОСОЛСОН ҮЙЛ АЖИЛЛАГАА 9.32. Статистикийн бүх изотопыг ялгах аргууд нь 90% ба түүнээс дээш U-235 эсвэл дейтерий агуулсан бодисыг олж авахын тулд дараалсан олон салгах алхмуудыг шаарддаг. Хэрэв урсгал нь нэг шатнаас тасралтгүй хөдөлж байвал

Зохиогчийн номноос

Термодинамикийн үүсэл ба хөгжил. Carnot If 18-р зуунд. физикт (механикаас бусад) туршилт давамгайлж байсан тул физикийг 19-р зуунд "туршилтаар мэдэж болох бүх зүйлийн шинжлэх ухаан" гэж тодорхойлсон. зураг өөрчлөгдөж эхэлнэ. Туршилтын физик

Зохиогчийн номноос

Термодинамикийн хоёр дахь хууль Дулааны инженерчлэлийн хөгжил нь энергийн хадгалалт, хувирлын хуулийг нээхэд түлхэц өгөөд зогсохгүй дулааны үзэгдлийн онолын судалгааг урагшлуулсан. Үндсэн ойлголтуудыг тодруулж, дулааны онолын аксиоматикийг бий болгож,

Зохиогчийн номноос

Хоёр дахь хатуу төлөвт лазер 1959 оны 9-р сард Таунс "Квантын электроник - резонансын үзэгдэл" сэдэвт бага хурлыг зохион байгуулж, лазерыг хараахан бүтээж амжаагүй байсан ч ихэнх албан бус хэлэлцүүлгүүд нь лазерын талаар төвлөрч байв. Петр энэ хуралд оролцов.

Зохиогчийн номноос

Гуравдугаар бүлэг. IDEA ppm-2 ба ТЕРМОДИНАМИКИЙН ХОЁРДУГААР ХУУЛЬ Зарчмуудыг логик бүрэн дүүрэн, тууштай байдлаар ойлгодоггүй хүн толгойд нь төөрөгдөл төдийгүй ажил хэрэгт нь дэмий хоосон зүйл байдаг. Н.Г.

Зохиогчийн номноос

Зохиогчийн номноос

45-р бүлэг ТЕРМОДИНАМИКИЙН ЖИШЭЭ § 1. Дотоод энерги§ 2. Хэрэглээ§ 3. Клаузиус-Клипероны тэгшитгэл§ 1. Дотоод энерги Термодинамикийг бизнест ашиглах шаардлагатай үед энэ нь маш хэцүү бөгөөд төвөгтэй сэдэв болох нь харагдаж байна. Гэхдээ энэ номонд бид тэгээгүй

Зохиогчийн номноос

IX. XIX зууны 2-р хагас-XX зууны эхэн үе дэх ОРОС дахь МЕХАНИК.



Термодинамикийн эхний хууль бол термодинамикийн үйл явцад хэрэглэгдэх энерги хадгалагдах хууль юм: энерги нь хаана ч алга болдоггүй, оргүйгээс үүсдэггүй, харин зөвхөн нэг төрлөөс нөгөөд тэнцүү хэмжээгээр шилждэг. Жишээ нь дулаан дамжуулалт байж болно (дулааны энерги)механик энерги болон эсрэгээр.

Тогтмол даралттай үед T температурт V (м 3) эзэлхүүнийг эзэлдэг M кг хийд тодорхой хэмжээний дулаан dQ нэмбэл үүний үр дүнд хийн температур dT, эзэлхүүн нь dV-ээр нэмэгдэнэ. Температурын өсөлт нь молекулын хөдөлгөөний кинетик энергийн өсөлттэй холбоотой dK.
Эзлэхүүн нэмэгдэх нь молекулуудын хоорондох зай нэмэгдэж, улмаар тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн боломжит энерги dH буурдаг. Нэмж дурдахад хий нь эзэлхүүнийг нэмэгдүүлснээр гадны хүчийг даван туулахын тулд dA ажилладаг.
Хэрэв эдгээрээс гадна ажлын шингэнд өөр ямар ч процесс явагдахгүй бол энерги хадгалагдах хуульд үндэслэн бид дараахь зүйлийг бичиж болно.

dQ = dK + dH + dA.

dK + dH нийлбэр нь дулааны хангамжийн үр дүнд системийн молекулуудын дотоод энергийн dU өөрчлөлтийг илэрхийлдэг.
Дараа нь термодинамик процессын энерги хэмнэлтийн томъёог дараах байдлаар бичиж болно.

dQ = dU + dA эсвэл dQ = dU + pdV.

Энэ тэгшитгэл нь математикийн илэрхийлэл юм термодинамикийн анхны хууль: хийн системд нийлүүлсэн дулааны хэмжээ dQ нь түүний дотоод энергийг dU өөрчлөх, гадаад ажлыг dA хийхэд зарцуулдаг..

Уламжлал ёсоор бол dQ > 0 үед дулаан нь ажлын шингэн рүү шилжиж, dQ үед дулаан дамждаг гэж үздэг.< 0 теплота отнимается от тела. При dA >0 систем ажиллаж байна (хий тэлэх), ба dA-д< 0 работа совершается над системой (газ сжимается) .

Молекулууд хоорондоо харилцан үйлчлэлцдэггүй хамгийн тохиромжтой хийн хувьд дотоод энергийн өөрчлөлт dU нь хөдөлгөөний кинетик энергийн өөрчлөлтөөр бүрэн тодорхойлогддог. (жишээ нь молекулын хурдыг нэмэгдүүлэх), эзлэхүүний өөрчлөлт нь гадны хүчийг даван туулах хийн ажлыг тодорхойлдог.

Термодинамикийн анхны хууль нь өөр томъёололтой: Тусгаарлагдсан термодинамик системийн энерги нь ямар процесс явагдахаас үл хамааран өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.
Эхний төрлийн байнгын хөдөлгөөнт машин, өөрөөр хэлбэл эрчим хүч зарцуулахгүйгээр ажил хийдэг үе үе ажилладаг машин бүтээх боломжгүй юм.



Термодинамикийн хоёр дахь хууль

Термодинамикийн 1-р хууль нь дулааны энергийг механик энерги болгон хувиргах процесст явагддаг термодинамик системийн параметрүүдийн хоорондын тоон хамаарлыг тодорхойлдог боловч эдгээр процессууд хэрэгжих нөхцөлийг тогтоодоггүй. Нэг төрлийн энергийг нөгөөд хувиргахад шаардлагатай эдгээр нөхцлийг термодинамикийн хоёрдугаар хуулиар илрүүлдэг.

Энэ хуулийн хэд хэдэн томъёолол байдаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь ижил семантик агуулгатай байдаг. Термодинамикийн хоёр дахь хуулийн хамгийн их иш татсан томъёоллыг энд оруулав.

1. Дулааныг механик ажилд хувиргахын тулд дулааны эх үүсвэр, хөргөгчтэй байх шаардлагатай бөгөөд тэдгээрийн температур нь эх үүсвэрийн температураас бага, өөрөөр хэлбэл температурын зөрүү шаардлагатай.

2. Дулааны хөдөлгүүрийг хэрэгжүүлэх боломжгүй бөгөөд үүний цорын ганц үр дүн нь дулааны зарим хэсгийг бусад биед шилжүүлэхгүйгээр аливаа биеийн дулааныг ажил болгон хувиргах явдал юм.
Энэхүү томъёоллоос бид дулааны нэг эх үүсвэрийн ачаар ажилладаг байнгын хөдөлгөөнт машин бүтээх боломжгүй гэж дүгнэж болно, учир нь материаллаг биет хэлбэрийн дулааны хамгийн том эх үүсвэр ч илүү ихийг дамжуулах чадваргүй байдаг. энтальпийн дулааны энерги нь үүнийг зөвшөөрдөг (биеийг үнэмлэхүй тэг температурт хөргөх замаар дулаан болж хувирах биеийн нийт энергийн нэг хэсэг).

3. Дулаан нь гадны ажлын зардалгүйгээр бага халсан биеэс илүү халсан бие рүү шилжиж чадахгүй.

Таны харж байгаагаар термодинамикийн хоёр дахь хууль нь томьёоны агуулгад үндэслээгүй бөгөөд зөвхөн термодинамикийн тодорхой үзэгдэл, процессууд боломжтой нөхцөл байдлыг тайлбарлаж, энерги хадгалагдах ерөнхий хуулийг баталж байна.