Перспективы энергетики с точки зрения термодинамики — страница 5

  • Просмотров 359
  • Скачиваний 11
  • Размер файла 58
    Кб

концепции “тепловой смерти” вселенной. Во-вторых восстановление механической энергии в прежнем количестве не может быть осуществлено. В – третьих, в будущем Земля очутится в непригодном для жизни человека состоянии. Через 20 лет Клаузиус приходит к тому же выводу, сформулировав второе начало термодинамики в виде: энтропия вселенной стремиться к максимуму. (Под энтропией он понимал величину, представляющую собой сумму всех

превращений, которые должны были иметь место, чтобы привести систему в ее нынешнее состояние.) Суть в том, что в замкнутой системе энтропия может только возрастать или оставаться постоянной. Иначе говоря, во всякой изолированной системе тепловые процессы однонаправлены, что и приводит к увеличению энтропии. Параметр, который характеризует общее число этих состояний, и есть энтропия. Рассмотрим это на простом примере. Пусть

изолированная система состоит из двух тел «1» и «2», обладающих неодинаковой температурой T1 > T2. Тело «1» отдает некоторое количество тепла Q , а тело «2» его получает. При этом идет тепловой поток от тела «1» к телу «2». По мере уравнивания температур увеличивается суммарное количество элементарных частиц тел «1» и «2», находящихся в тепловом равновесии. По мере увеличения этого количества частиц увеличивается и энтропия. И как

только наступит полное тепловое равновесие тел «1» и «2», энтропия достигнет своего максимального значения. Таким образом, в замкнутой системе энтропия S при любом реальном процессе либо возрастает, либо остаётся неизменной, т. е. изменение энтропии S  0. Знак равенства в этой формуле имеет место только для обратимых процессов. В состоянии равновесия, когда энтропия замкнутой системы достигает максимума, никакие

макроскопические процессы в такой системе, согласно второму началу термодинамики, невозможны. Стоит энтропии достигнуть максимума, как тепловые процессы в такой системе прекращаются, что означает принятие всеми телами системы одинаковой температуры и превращение всех форм энергии в тепловую. Наступление состояния термодинамического равновесия приводит к прекращению всех макропроцессов, что и означает состояние

“тепловой смерти”. Для распространения второго начала термодинамики на другие необратимые процессы было введено понятие энтропии как меры беспорядка. Для изолированных систем (не пропускающих тепло) второе начало термодинамики можно выразить следующим образом: энтропия системы никогда не уменьшается. Система, находящаяся в состоянии равновесия, имеет максимальную энтропию. Понятие энтропии связывают с понятием