Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смородинский Я.А. -> "Температура" -> 29

Температура - Смородинский Я.А.

Смородинский Я.А. Температура — Температура, 1981. — 160 c.
Скачать (прямая ссылка): temperatura1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 58 >> Следующая

отобрать у тела все это тепло в один прием?
Именно в этом и состоит трудность. При любом методе охлаждения
температура понижается в заданное число раз, а не на заданную величину.
Когда мы описывали термодинамическую шкалу, обнаружилось, что эта шкала
обладает замечательной симметрией. Если все значения температур умножить
на один и тот же множитель, то формулы останутся без изменений. Это
значит, что на понижение температуры заданного тела от 100ч до 99° и от
200° до 198° надо затратить одно и то же количество работы, так как 100 :
99 = 200 : 198.
Но если в термодинамике во все расчеты входят только отношения
температур, отношения объемов и т. д., то в любом процессе, используемом
для охлаждения, конечная (низкая) температура будет пропорциональна
начальной (высокой), т. е. любая операция понижения температуры может
только изменить масштаб -¦ уменьшить температуру в какое-то число раз.
Так, в цикле Карно, как мы видели, выполняется соотношение Тг : Тг = Q2 :
Q2. В него, очевидно, не входят ни количество тепла, ни температура сами
по себе, а только их отношения.
Теперь легко понять, что для того, чтобы понизить температуру какого-то
тела до абсолютного нуля, надо совершить бесконечное число операций.
Каждая операция - это может быть замкнутый цикл или отдельный процесс,
например адиабатическое расширение охлаждающегося газа.
В каждой операции затрачивается определенная конечная работа и
температура понижается в некоторое конечное число раз. А так как на
каждую операцию уходит конечное время, то полное время, нужное для
охлаждения до абсолютного нуля, будет бесконечным. Путь к абсолютному
нулю в этом смысле похож на состояние Ахиллеса и черепахи.
Можно спросить, не изменится ли положение в кинетической теории газов?
Нельзя ли, скажем, перевести
80
все спины в системе электронов в низшее состояние (например, подождав,
пока они излучат свой избыток энергии)? Но из этого ничего не получится.
Если бы система находилась в бесконечном космосе, в полной пустоте, и
излученная энергия уходила бы навсегда, то, конечно, спины потеряли бы
всю энергию и система перешла бы в состояние, отвечающее температуре
абсолютного нуля. Но если система находится в каком-то замкнутом объеме,
ограниченном стенками, температура которых поддерживается постоянной, то
такая система будет иметь температуру стенок и сделать ее ниже этой
температуры без совершения работы невозможно.
ЭНТРОПИЯ*
Пользуясь термометром, можно определить значение температуры любого тела.
Правда, термометр показывает свою собственную температуру, а как она
относится к температуре тела - не всегда просто выяснить. В нашей
обыденной жизни мы часто говорим о температуре и большей частью забываем
о сложных процессах, связанных с этим понятием. Научившись измерять
температуру много лет назад, физики очень долго не могли понять, как
температура связана с количеством тепла. Очень трудно было догадаться,
что у температуры есть связанная с ней величина - энтропия, увеличение
которой, умноженное на температуру, определяет количество тепла,
полученного телом. Энтропия была открыта теоретически Клаузиусом и
представляется одним из самых удивительных открытий, которыми столь богат
XIX век.
Энтропия была введена в физику чисто теоретическим путем, так как не
существовало прибора, которым ее можно было бы измерить. Нет даже способа
сравнить энтропию двух разных систем, подобно тому как можно сравнивать
температуру двух тел.
Нельзя, например, взять два сосуда с разными газами и сказать, какой из
них имеет большую энтропию. Энтропию газа можно найти в таблицах, но нет
прибора, подобного барометру или термометру, который бы показал величину
энтропии.
Клаузиус пришел к понятию энтропии, пытаясь понять глубокий смысл
исследований Карно. Карно, как мы уже знаем, доказал, что если между
двумя
81
"телами" - нагревателем и холодильником - существует обратимый
термодинамический процесс, т. е. построена тепловая машина, которая
совершает работу, отбирая от нагревателя тепло I Qi I и отдавая часть
этого тепла I Q2 I холодильнику, то I Qi | и | Q2 | связаны с
температурами 7\ и Т2 нагревателя и холодильника пропорцией
IQx|:|Q2| = 7\:7V
Это соотношение справедливо для любой тепловой машины, если только она
идеальна, т. е. если ее можно заставить работать в "обратную сторону"
так, чтобы, затрачивая ту же работу, она отбирала от холодильника
количество тепла |Q2| и передавала нагревателю количество тепла I Qi |.
Написанную пропорцию лучше переписать так: - =
1 г
- -j- Знак минус поставлен как свидетельство того,
что тепло отнимается от рабочего газа. Отсюда получается, что
|l + |a = o.
1 1 1 2
Мы получили выражение, похожее на закон сохранения. При работе цикла
Карно величина -^1-, "отня-
* 1
тая" от нагревателя, равна величине "отданной"
' 2
холодильнику.
Сам Карно, как мы знаем, пользовался моделью теплорода. Эта модель должна
была приводить к какому-то соотношению, выражающему сохранение
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 58 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed