Федеральное агентство по образованию УГТУ-УПИ ФИЗИКА Модуль 2 Молекулярная физика и термодинамика Лекция Второе начало термодинамики Лекционная презентация Ф.А. Сидоренко Научный редактор – профессор, доктор физико-математических наук А.А.Повзнер Екатеринбург 2007 Цель • Привести формулировки второго начала термодинамики. Обсудить особенности этого физического закона • Рассмотреть с помощью II начала проблему КПД идеальной тепловой машины 2 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика II начало термодинамики При самопроизвольных процессах энтропия системы может только возрастать S 0 3 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика Особенности закона • Применимость только к большим и замкнутым системам • Вероятностный характер II начала термодинамики 4 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика Другие формулировки второго начала http://fizmir.org/bestsoft/3_12.htm У. Томсон (лорд Кельвин) : В циклически действующей тепловой машине невозможен процесс, единственным результатом которого было бы преобразование в механическую работу всего количества теплоты, полученного от единственного теплового резервуара Р. Клаузиус : Невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии путем теплообмена от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой 5 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика Тепловая машина нагреватель Рабочее тело Термодинамический цикл тепловой машины холодильник http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/texthtml/ch3_1_text.htm 6 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика Различные циклы работы тепловой машины Термодинамический цикл двигателя внутреннего сгорания Термодинамический цикл прямоточного воздушно-реактивного двигателя http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/texthtml/ch3_1_text.htm 7 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика Холодильная машина Тепловой резервуар Охлаждаемое тело http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/texthtml/ch3_1_text.htm 8 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика Идеальная тепловая машина http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/images/image3_7.jpg НАГРЕВАТЕЛЬ Т1 Q1 РАБОЧЕЕ ТЕЛО А Q’2 ХОЛОДИЛЬНИК Т2 В 1824 году французский физик и военный инженер Никола Леонард Сади Карно (1796 - 1832) опубликовал свою работу "Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу“… 9 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика КПД идеальной тепловой машины Q1 Q2' Q1 Q2' S 0 0 0 T1 T2 T1 T2 A Q1 ' Q1 Q2 Q1 Q1 T1 ' Q2 T2 T1 T2 T1 10 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика Итоги • Приведены формулировки второго начала термодинамики • Особенности закона: применимость к большой и замкнутой системе; вероятностный характер закона • КПД идеальной тепловой машины равен T1 T2 T1 11 Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика