Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Арнольд В.И. -> "Эргодические проблемы классической механики " -> 22

Эргодические проблемы классической механики - Арнольд В.И.

Арнольд В.И. , Авец А. Эргодические проблемы классической механики — Высшая школа, 1991. — 376 c.
Скачать (прямая ссылка): termodinamika1991.djvu
Предыдущая << 1 .. 16 17 18 19 20 21 < 22 > 23 24 25 26 27 28 .. 118 >> Следующая


*' Если бы превращения теплоты в работу и работы в теплоту были равноправны (т. е. превращение работы в теплоту было бы связано с компенсацией или, наоборот, превращение теплоты в работу происходило бы без компенсации), то односторонности естественных процессов не было бы. В случае спиновой системы наблюдается обратная «неравноправность»: работу в теплоту нельзя преврати іь без изменения в окружающих телах, в то время как теплоту в работу можно Превратить без іакого изменения (см. § 32).

51 никаких затруднений построить машину, вся деятельность которой сводилась бы к затрате рабо і ы и нагреванию резервуара (невозможность обращения предложения о вечном двигателе второго рода)*1.

Иначе говоря, если теплота превращается в работу и за весь круговой процесс у какого-либо тела или у различных тел было взято положительное количество геплоты Q\ =§bQ (6? > 0), а совершенная положительная работа равна W, то всегда Qi > W; если же работа W{W>0) превращается в теплоіу Q1, то всегда W=Q1**'.

Как видно из приведенных формул, второе начало термодинамики представляет собой совокупность двух независимых положений:

Qi>,W, W=Q1. (3.1)

Первое положение (Qi>W), как будет показано, приводит в случае равновесных систем к установлению существования термодинамической температуры и новой однозначной функции состояния—энтропии. Совместно первое и второе положения второго начала устанавливают односторонний характер изменения эн ipoiura при естественных процессах в замкнутых системах.

Таким образом (см. § 13, 17), второе начало термодинамики выражает закон о существовании энтропии у всякой равновесной системы и неубывании ее при любых процессах в изолированных и адиабатно изолированных системах.

Первое положение вюрого начала указывает на невозможность с помощью замкнутого кругового процесса превратить теплоту в работу без компенсации. Понятие компенсации, как видно из его определения, содержит отдачу части теплоты рабочим телом другим телам и изменение термодинамического состояния этих других тел при превращении теплоты в работу в замкнутом круговом процессе. В случае обычных, наиболее распространенных систем оба эти элемента компенсации совпадают, так как отдача части теплоты рабочим телом другим телам при круговом процессе в этом случае безвозвратна и автоматически влечет изменение термодинамическою сосюяния этих других тел. В случае спиновых систем эти элементы-компенсации не совпадают, вследствие чего с помощью спиновых систем теплоту какого-либо тела можно целиком превратить в работу с помощью кругового процесса без изменения термодинамического состояния других гел. Однако такое превращение, как и в случае обычных систем,

*' Таким образом, в ю время как первое начало выражает количественную унивалентность тепли гы Q1 и работы W. второе их качественную нсэквива-

**' Стрелки указывают направление процесса.

52 обязательно сопровождается отдачей части теплоты рабочим телом другим телам. Эта общая закономерность (общий элемент компенсации) превращения теплоты в работу приводит к существованию энтропии как у обычных, так и необычных равновесных систем.

Устройство, в результате действия которого периодически производилась бы положительная работа только за счет охлаждения одного тела, без каких-либо других изменений в телах, называется вечным двигателем второго рода Томсона—Планка. Пользуясь обычными системами, невозможно осуществить вечный двигатель второго рода Томсона—Планка, но при наличии спиновых систем такой двигатель вполне возможеп. Однако устройство, которое бы непрерывно превращало в работу теплоту какого-либо тела без компенсации --вечный двигатель второго рода, невозможно ни в случае обычных, ни в случае спиновых систем*'. При этом если для обычных систем предложение о вечном двигателе второго рода не допускает обращения, то для спиновых систем такое обращение возможно (см. § 32).

Для получения аналитического выражения второго начала термодинамики рассмотрим в отдельности второе начало термодинамики для равновесных и неравновесных процессов.

Исходя из второго начала термодинамики, рассмотрим прежде разделение всех процессов, испытываемых изолированной системой в целом, на обратимые и необратимые и установим отношение этих процессов к равновесным и неравновесным.

§ 12. ОЬНАГИМЫК И НКОЬРА1ИМЫК ПРОЦЕССЫ

По второму началу термодинамики в природе возможны процессы, при которых превращение теплоты в работу связано с компенсацией, и невозможны процессы, при которых такое превращение не сопровождается компенсацией. Это приводит к делению всех процессов в замкнутой системе на обратимые и необратимые.

Процесс перехода сисіемьі из состояния 1 в 2 называется обратимым, если возвращение этой системы в исходное состояние из 2 в 1 можно осуществить без каких бы то ни было изменений в окружающих внешних телах. Процесс же перехода системы из состояния / в 2 называется необратимым, если обратный переход системы из 2 в I нельзя осуществить без изменений в окружающих телах. Очевидно, что всякий квазистатический процесс является обратимым. Действительно, при квазистатическом процессе состояние системы в каждый момент полностью определяется внешними параметрами и температурой, поэтому
Предыдущая << 1 .. 16 17 18 19 20 21 < 22 > 23 24 25 26 27 28 .. 118 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed