Второе начало термодинамики

Различают удельную и молярную теплоемкость

удельная теплоемкость:

(11.5)

молярная теплоемкость:

,

(11.6)

где: - масса тела, - количество вещества в нем.

Эти теплоемкости связаны между собой через молярную массу М следующим соотношением:

.

(11.7)

Теплоемкость, так же как и количество переданной телу теплоты, зависит от того, каким образом, а точнее при осуществлении какого процесса, теплота передавалась этому телу.

Если в процессе изменения состояния идеального газа теплоёмкость его не изменяется, то такой процесс называется политропическим.

Частными случаями политропического процесса являются рассмотренные ранее изопроцессы.

Степени свободы молекулы.

Молярная теплоемкость при постоянном объеме

,

(11.8)

Молярная теплоемкость при постоянном давлении:

,

(11.9)

которая называется соотношением (уравнением) Майера.

.

(11.10)

Вывод уравнения Майера – самостоятельно. Источник Детлаф Яворский 2002 год. П. 9.5 С.118-122

Тепловые машины.

рис. 9.1 Схема тепловой машины	рис. 9.2 Цикл тепловой машины
	.	(11.11)

Тепловой коэффициент полезного действия (к.п.д.) цикла любой тепловой машины можно рассчитать как отношение полезной работы к количеству теплоты , переданной от нагревателя:

.

(11.12)

к.п.д. любой тепловой машины всегда меньше единицы.

Цикл Карно

	(11.13) - К.П.Д. цикла Карно. Коэффициент полезного действия любой обратимой тепловой машины, работающей по циклу Карно, не зависит от природы рабочего тела и устройства машины, а является функцией только температуры нагревателя и холодильника , и является максимальным.
Рис. 9.3. Термодинамический цикл Карно

Второе начало термодинамики

По Клаузиусу: "Теплота сама по себе не может перейти от более холодного тела к более теплому".

По Томсону (Кельвину): "В природе невозможен круговой процесс, единственным результатом которого была бы механическая работа, совершаемая за счет отвода теплоты от теплового резервуара".

Неравенство Клаузиуса

.

(11.14)

Или

(11.14)

Или

.

(11.15)

Величина называется приведенным количеством теплоты.

.

(11.16)

Из этой формулы следует, что сумма приведенных количеств теплоты на замкнутом цикле для любой термодинамической системы не может быть больше нуля.

В случае, если термодинамический цикл состоит только из обратимых процессов, неравенство (11.16) переходит в равенство Клаузиуса

,

(11.17)

Элементарное приведенное количество теплоты представляет собой полный дифференциал некоторой функции , зависящей только от состояния термодинамической системы, то есть:

.

(11.18)

Величина является функцией, зависящей только от равновесного состояния термодинамической системы. Она не зависит от конкретного вида термодинамического процесса, приведшего систему в указанное состояние. Эта функция была названа Клаузиусом термодинамической энтропией.

В адиабатически изолированной термодинамической системе энтропия не может убывать: она или сохраняется, если в системе происходят только обратимые процессы, или возрастает, если в системе протекает хотя бы один необратимый процесс .

Для любой другой изолированной системы

Физический смысл имеет не сама энтропия, а разность энтропий (важны только изменения состояний).

. (2.68)

Изменение энтропии идеального газа при переходе его из состояния 1 в состояние 2 не зависит от вида процесса перехода.

Изоэнтропийный процесс (S=const) – это адиабатный обратимый процесс, для которого δQ = 0, поэтому ∆S =0 и, следовательно, S=const, то есть адиабатный обратимый процесс протекает при постоянной энтропии.