Второе начало термодинамики

Так же, как и первое начало термодинамики, второе начало имеет несколько формулировок:

Формулировка Томсона: невозможен вечный двигатель второго рода,то есть такая периодически действующая тепловая машина, которая полностью превращала бы теплоту источника в полезную работу.

Формулировка Клаузиуса: теплота может самопроизвольно переходить только от тел с бòльшей температурой к телам с меньшей температурой; обратный переход невозможен без компенсации, т.е. без затраты внешней работы. Мы увидим в дальнейшем, что эти две формулировки (Томсона и Клаузиуса) эквивалентны, т.е. если предположить нарушение одной из них, то будет нарушена другая.

Формулировка Клаузиуса указывает на несимметрию процессов в макроскопической природе, на их необратимость. Наиболее распространенными необратимыми процессами являются процессы теплообмена при конечной разности температур, трение, большинство химических реакций, диффузия и т.д. Все эти необратимые процессы сопровождаются диссипацией энергии, ее рассеянием, так называемой "деградацией" энергии, т.е. переходом упорядоченной формы движения в неупорядоченную, хаотическую форму движения молекул и других структурных единиц макроскопических тел.

В соответствии с первым и вторым началами термодинамики любой тепловой двигатель должен содержать три элемента (рис.2.3):

· верхний источник тепла, имеющий температуру и отдающий рабочему телу за цикл количество теплоты ;

·рабочее тело, совершающее цикл и производящее за цикл работу ;

·нижний источник тепла с температурой , получающий от рабочего тела за цикл количество теплоты Q₂.

Рис. 2.3