§ 32. procese termice ireversibilitate. A doua lege a termodinamicii.
Procesele sunt ireversibile în natură și direcția lor se supune legilor generale - statele mai dispuse sistemele închise în cazul unei mai puțin ordonate.
Dacă situată pe teren pentru a împinge mingea un picior mic, apoi a măturat prin țară, opri, și toată energia cinetică trece în căldură. cu rezultatul că el și țara la care se referă, va fi un pic mai cald. Cu alte cuvinte, toată energia cinetică a mișcării ordonate a mingea se duce la energia internă a mișcării aleatoare a moleculelor. Este posibil să se facă invers, astfel încât energia de mișcare aleatorie a moleculelor trecut în energia cinetică a mișcării sale ordonată în ansamblul său? În principiu, se poate imagina că din întâmplare toate moleculele mingea în mișcarea lor termică începe brusc să se deplaseze în aceeași direcție. Apoi, este evident că întreaga mingea se va deplasa în aceeași direcție. Este interesant faptul că o coordonare aleatorie între mișcările tuturor moleculelor nu este contrară legii de conservare a energiei, dar experiența ne spune că acest lucru nu poate fi, deoarece probabilitatea unui astfel de eveniment este foarte, foarte mici. Astfel, procesul este ireversibil minge de alunecare, la care toată energia cinetică este transformată în căldură. și mișcarea ordonată se înlocuiește cu haotic.
Există mai multe exemple de ireversibilitatea proceselor termice. Dacă două corpuri de temperaturi diferite se întâlnesc, mai fierbinte corpul se răcește, iar mai rece de încălzire în sus, chiar dacă legea de conservare a energiei, în general vorbind, nu interzice conversa. Prin urmare, schimbul de căldură între corpurile încălzite și ireversibil și inegal are loc numai dintr-un corp cald la o mai puțin încălzită (Fig. 32a). Putem presupune că un ordonată au fost localizate înainte de căldura moleculei - molecula cu o energie cinetică scăzută într-un corp mai puțin încălzit, iar moleculele cu energie ridicată într-o mai încălzit. Astfel, la fel ca în cazul cu o minge de rulare pe teren, schimb de căldură are loc în direcția ordinul de absența acestuia.
Proprietatea de gaz pentru a ocupa întregul volum al vasului în care se află, de asemenea, apare din dorința moleculelor de gaz la confuzie. În cazul în primul rând toate moleculele de gaz, în unele mică parte a navei, și apoi să ridice restricțiile, permițându-le să se miște, acestea sunt în mod uniform umple tot volumul său (fig. 32b). Ca și în cazurile anterioare, probabilitatea ca moleculele vor veni din nou împreună în partea navei, în cazul în care acestea au fost la început, este neglijabilă. Prin urmare, procesul de expansiune a gazelor este de asemenea ireversibil.
Astfel, se poate argumenta că, în cazul în care un sistem închis de corpuri macroscopice se mută într-un alt stat, această tranziție este ireversibilă, deoarece întotdeauna provine dintr-o mai puțin probabilă la o stare mai probabilă. Această afirmație este numită a doua lege a termodinamicii. care indică direcția de curgere a proceselor termice în natură.
Există, totuși, o serie de alte formulări din a doua lege a termodinamicii. Una dintre ele aparține savantul german R. Clausius - „Nu se poate procesa singurul rezultat care a dus la trecerea cantității de căldură de la rece la un corp fierbinte.“ Cu alte cuvinte, transferul de căldură într-o singură direcție poate avea loc într-un sistem închis - de la cald la corpul rece.
Demonstram prin a doua lege a termodinamicii Clausius în formulare, cantitatea de căldură produsă în timpul răcirii unui corp A nu poate fi complet transformată în energie mecanică a corpului B. De fapt, în cazul în care acest lucru nu a reușit, atunci căldura poate fi orice organism B. mai cald decât AA prin forța de frecare generată de mișcarea corpului B al corpului B. Ca rezultat, sistemul organelor a, B și C s-au mutat la o nouă stare, diferită de cea veche numai că o anumită cantitate de căldură transferată de la corpul şi într-un corp mai fierbinte B. Un proces negat astfel a doua lege a termodinamicii, și, prin urmare, toată cantitatea de căldură nu poate fi transformată în energie mecanică.
nevoile societății umane într-o varietate de forme de energie sunt în creștere în fiecare an. Astfel, cea mai mare parte a energiei electrice și mecanice produse de motoarele termice, în special a motoarelor cu ardere internă a căror eficiență este limitată de a doua lege a termodinamicii și ecuația (31.2). Și mai mult omenirea produce energie, mai mult se încălzește mediul înconjurător și va polua produse dăunătoare mediului de combustie. Prin urmare, viitorul energiei mondial implică utilizarea de tehnologii de economisire a energiei și a surselor de energie regenerabile (eoliană, mareelor, solare, etc).
Examinați Întrebări:
· Dați exemple de procese termice ireversibile.
· Stat a doua lege a termodinamicii și a consecințelor sale.
Fig. 32. Ilustrarea ireversibilitate în schimbul de căldură (. Și Săgeata indică direcția transferului de căldură) și expansiunea gazului în gol (b stânga -. Starea inițială).