Второй закон термодинамики. Обратимые и необратимые процессы.

Второй закон характеризует процессы с качественной стороны, устанавливает возможность осуществления термоди­намических процессов, определяет условия взаимного преобразования теплоты работы. Он основан на факте, что теплота в самопроизвольном процессе переходит от горячих тел к холодным. Это положение формулируется известным постулатом Р. Клаузиуса. Опыт показал, что все реальные са­мопроизвольные процессы протекают в направлении от более высокого потен­циала к более низкому, причем систе­ма стремится прийти в состояние тер­модинамического равновесия с окружа­ющей средой.

Второй закон ут­верждает, что все реальные самопроиз­вольные процессы являются необрати­мыми. Необратимые процессы в изо­лированной системе протекают таким образом, что энтропия системы всегда возрастает (ds>0).

Все процессы, протекающие с тре­нием, являются необратимыми. Работа, затраченная системой на преодоление сил трения, необратимо преобразуется в теплоту, которая самопроизвольно распределяется между взаимодейст­вующими телами. Происходит рассеивание (диссипация) энергии в окружающем пространстве. В конечном итоге это приводит к тому, что система приходит в новое равновесие с окру­жающей средой. Из этого состояния она может выйти только при наличии внешних воздействий. Обратный само­произвольный процесс непосредствен­ного преобразования теплоты в механи­ческую работу невозможен.

Процесс теплообмена между телами, протекающий при конечной разности их температур, является неравновесным и необратимым.

М. Планк предложил следующую формулировку второго закона термоди­намики: невозможно построить перио­дически действующую машину, все дей­ствия которой сводились бы к подня­тию некоторого груза и охлаждению теплового источника. Здесь под перио­дически действующей машиной пони­мается двигатель, который непрерывно преобразует теплоту в механическую работу.

Из формулировки второго закона термодинамики В. Томсона следует, что не вся теплота, полученная от тепло-отдатчика (горячего источника), может быть преобразована в работу, а только некоторая ее часть. Остальная теплота должна перейти в теплоприемник (хо­лодильник).

В тепловых двигателях нельзя пре­образовать в работу всю теплоту, по­лученную системой от теплоотдатчика. Это означает, что нельзя построить теп­ловой двигатель, работающий при нали­чии одного только источника теплоты. Такой воображаемый двигатель, кото­рый способен целиком превращать в работу всю теплоту, полученную из окружающей среды, В. Оствальд назвал . вечным двигателем второго рода. Вто­рой закон термодинамики можно за­писать так: вечный двигатель второго рода невозможен.