ОЧЕРКИ

Введение
 

Очерк 1. Проблема единства физики

Очерк 2. Релятивистская механика, пространство-время и Вселенная

Очерк 3. Тяготение

Очерк 4. Кванты и атомы

Очерк 5. Свойства атомного ядра

Очерк 6. Электродинамика Максвелла

Очерк 7. Новое учение о теплоте

 7.1. Состояние вопроса и постановка задачи

7.2. Функция состояния

7.3. Теплота, внутренняя энергия и энтальпия газа

7.4. Температура, давление и уравнение состояния газа

7.5. Первое начало термодинамики

7.6. Теплоёмкость газа

7.7. Второе начало термодинамики

7.8. Статистическое толкование энтропии

7.9. Термодинамические процессы

7.10. Термодинамические циклы

7.11. Эффективность преобразования теплоты

7.12. Рассеянная теплота

Пример 7.1. Атмосферный двигатель

Пример 7.2. Тепловой насос

ЛИТЕРАТУРА

Очерк 8. Макроскопическая природа трения

Заключение

[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]

7.7. Второе начало термодинамики

В тепловых машинах при нагреве, деформировании и перемещении рабочего газа реализуется условие F ¹ 0, dL_j > 0. Поэтому в общем случае вместо (7.2) можно записать
– dQ_j – dW_j ³ 0.
А из закона сохранения энергии (7.12) следует:
dQ_j – V_j dp ³ 0.
Складывая левые и правые части этих уравнений и учитывая (7.13), приходим к следующему важному соотношению:
(7.18)   V_j dp ³ 0.
Оно утверждает, что любое механическое воздействие извне на термодинамическую систему, в данном случае на молекулу газа, неизбежно приводит к повышению внутренней энергии этой системы; количество теплоты в газе при этом остаётся неизменным.

Поделив далее обе части последнего неравенства на абсолютную температуру, после простых преобразований с учётом определений (7.8) и (7.9) получаем
(7.19)   dk ³ 0 или dS_j ³ 0.
Здесь параметр
dS_j = dQ_j /T = dk
определяет прирост так называемой энтропии молекулы — теплоты, приведённой к единице абсолютной температуры. Видим, что физически этот прирост выражается в увеличении жёсткости dk рабочего газа, сопровождаемом повышением его внутренней энергии (7.18) и соответствующим снижением работоспособности (деградацией) теплоты согласно (7.12).

Полученные соотношения определяют второе начало или второй закон термодинамики, вводя в реальные тепловые процессы потери работы вследствие несовершенства рабочего тела, равноценные потерям приведённой теплоты (энтропии). Эти потери связаны с наличием силы F внешнего воздействия на молекулы рабочего тела в открытых системах, и делают реальные тепловые процессы необратимыми, в то время как в идеальных (закрытых) системах или обратимых процессах (изолированный газ) энтропия сохраняется неизменной. Закон возрастания энтропии (7.19) определяет, таким образом, направление реальных тепловых процессов: они протекают с потерей упругих свойств рабочего тела или деградацией теплоты.

Уравнение (7.12) для деформируемого газа (F ¹ 0) обретает форму неравенства
dQ = TdS ³ V dp + pdV .
Оно представляет собой основное соотношение термодинамики, объединяющее в себе её первое и второе начала.

НАЗАД   <  >   ВПЕРЁД

[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]