Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Толмен Р. -> "Относительность. Термодинамика и космология" -> 126

Относительность. Термодинамика и космология - Толмен Р.

Толмен Р. Относительность. Термодинамика и космология — М.: Наука, 1974. — 520 c.
Скачать (прямая ссылка): otnositelnosttermodinamikaikosmologiya1974.pdf
Предыдущая << 1 .. 120 121 122 123 124 125 < 126 > 127 128 129 130 131 132 .. 205 >> Следующая

изменяется от точки к точке, все же условие постоянства комбинированной
величины ga, предложенное в качестве критерия теплового равновесия, имеет
некоторое преимущество перед классическим принципом - простым условием
постоянства температуры Т0. В связи с этим напомним, что Эйнштейн в своих
ранних работах, посвященных изучению природы гравитации, делал различие
между так называемой истинной температурой (wahre Temperatur), которая
должна быть постоянной по всей системе в состоянии теплового равновесия,
п другой величиной, названной по предложению Эренфеста карманной
температурой (Taschentemperatur), которая зависит от величины
гравитационного потенциала. Это нововведение не сыграло в свое время
большой роли, так как оно было сделано до того, как было закончено
построение общей теории относительности. Тем не менее мы можем отметить,
что эти величины
326
ГЛ. ГХ. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ термодинамика
являются аналогами к введенным выше величинам T^gu и То. Подводя итоги,
заметим, что поскольку собственная температура Го имеет прямой физический
смысл благодаря тому, что может непосредственно измеряться локальным
наблюдателем, то, по-видимому, лучше не вводить различного вида
температуры, давая им различные наименования, а принять Г0 в качестве
фундаментальной величины, определяющей температуру в точке.
§ 130. О расширении в релятивистской термодинамике возможностей для
протекания обратимых процессов с конечными скоростями
Теперь рассмотрим возможный в релятивистской термодинамике класс
процессов, которые протекают с конечной скоростью, но являются
обратимыми. Это еще один пример отличия релятивистской термодинамики от
обычной, причем снова снимается, ограничение, которое с классической
точки зрения кажется неизбежным.
В § 62 уже обсуждалась основная последовательность аргументов, ведущих к
заключению, что обратимые термодинамические процессы в классической
термодинамике должны протекать бесконечно медленно. Дело в том, что
именно эти условия обеспечивают максимальную эффективность, необходимую
для того, чтобы и система, и окружающая среда могли вернуться к их
первоначальным состояниям. В этом параграфе мы используем пример
расширения идеального одноатомного газа для иллюстрации различия, которое
может возникнуть между классической и релятивистской точками зрения на
обратимость и скорость процесса.
Рассмотрим сначала процесс расширения некоторого количества идеального
одноатомного газа, помещенного в цилиндр с подвижным поршнем, как это
показано на рис. 4. Начнем с очевидного утверждения, что для того, чтобы
процесс был обратимым, между цилиндром и окружающей средой должны
отсутствовать тепловые потоки с конечными скоростями; в противном случае
возникнет конеч--> ный температурный градиент, л который приведет к
необратимой передаче теплоты из областей с более высокой температурой в
области с более низкой температурой. Итак, расширение в любом случае
должно происходить адиабатически. Однако ясно, что даже при этом условии
процесс расширения не будет протекать обратимым образом, если скорость
его конечна: во-первых, из-за трения между поршнем и стенками;
§ 130. ОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ С КОНЕЧНЫ,МИ СКОРОСТЯМИ
327
во-вторых, из-за того, что газ, заполняющий пространство, освобождаемое
поршнем с конечной скоростью, не сможет поддерживать на границе с поршнем
столь же большое давление, какое он имел бы при бесконечно малой скорости
процесса. Оба эти эффекта приводят к тому, что поршень проделывает
работу, недостаточную для обратного процесса - сжатия газа.
Из сказанного следует, что процесс расширения газа в закрытом резервуаре
с подвижными стенками не может одновременно быть обратимым и идти с
конечной скоростью. Таким образом, аргументы оказались по существу
неизменными, а выводы - прежними, не зависящими от того, используется
классическая или релятивистская термодинамика.
Необратимость процесса расширения ограниченного количества газа,
происходящего с конечной скоростью, есть следствие того, что
расширяющаяся система не способна произвести над окружающей средой
необходимую работу. Рассмотрим поэтому расширение ничем не ограниченного
идеального газа, не имеющего вообще никакой окружающей среды, т. е.
рассмотрим некоторое определенное количество газа, находящегося в
неограниченном пространстве.
В этом случае мы обнаружим большое различие между классическими и
релятивистскими выводами, обусловленное в основном тем, что классические
представления не содержат полной теории гравитации.
Сделаем с классической точки зрения три критических замечания по поводу
описанного выше процесса расширения неограниченного газа.
Во-первых, следует учесть, что классические представления сформировались
под сильным впечатлением того, что обычно мы сталкиваемся с
необратимостью как следствием конечной скорости процесса. Выше мы
убедились в этом на примере расширения газа в цилиндре. Таким образом,
возможность существования обратимых процессов при конечных скоростях
Предыдущая << 1 .. 120 121 122 123 124 125 < 126 > 127 128 129 130 131 132 .. 205 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed