Второе начало термодинамики

Невозможна самопроизвольная передача теплоты от холодного тела к теплому. (1)

Никакой двигатель не может преобразовывать теплоту в работу со стопроцентной эффективностью. (2)

В замкнутой системе энтропия не может убывать. (3)

Природным процессам свойственна направленность и необратимость, однако в большинстве законов, описанных в этой книге, это не находит отражения — по крайней мере, явного. Разбить яйца и сделать яичницу не сложно, воссоздать же сырые яйца из готовой яичницы — невозможно. Запах из открытого флакона духов наполняет комнату — однако обратно во флакон его не соберешь. И причина такой необратимости процессов, происходящих во Вселенной, кроется во втором начале термодинамики, который, при всей его кажущейся простоте, является одним из самых трудных и часто неверно понимаемых законов классической физики.

Прежде всего, у этого закона имеется как минимум три равноправные формулировки, предложенные в разные годы физиками разных поколений. Может показаться, что между ними нет ничего общего, однако все они логически эквивалентны между собой. Из любой формулировки второго начала математически выводятся две другие.

Начнем с первой формулировки, принадлежащей немецкому физику Рудольфу Клаузиусу (см. Уравнение Клапейрона—Клаузиуса). Вот простая и наглядная иллюстрация этой формулировки: берем из холодильника кубик льда и кладем его в раковину. По прошествии некоторого времени кубик льда растает, потому что теплота от более теплого тела (воздуха) передастся более холодному (кубику льда). С точки зрения закона сохранения энергии, нет причин для того, чтобы тепловая энергия передавалась именно в таком направлении: даже если бы лед становился всё холоднее, а воздух всё теплее, закон сохранения энергии всё равно бы выполнялся. Тот факт, что этого не происходит, как раз и свидетельствует об уже упоминавшейся направленности физических процессов.

Почему именно так взаимодействуют лед и воздух, мы можем легко объяснить, рассматривая это взаимодействие на молекулярном уровне. Из молекулярно-кинетической теории мы знаем, что температура отражает скорость движения молекул тела — чем быстрее они движутся,тем выше температура тела. Значит, молекулы воздуха движутся быстрее молекул воды в кубике льда. При соударении молекулы воздуха с молекулой воды на поверхности льда, как подсказывает нам опыт, быстрые молекулы, в среднем, замедляются, а медленные ускоряются. Таким образом, молекулы воды начинают двигаться всё быстрее, или, что то же самое, температура льда повышается. Именно это мы имеем в виду, когда говорим, что тепло передается от воздуха ко льду. И в рамках этой модели первая формулировка второго начала термодинамики логически вытекает из поведения молекул.

При перемещении какого-либо тела на какое-либо расстояние под действием определенной силы совершается работа, и различные формы энергии как раз и выражают способность системы произвести определенную работу. Поскольку теплота, отражающая кинетическую энергию молекул, представляет собой одну из форм энергии, она тоже может быть преобразована в работу. Но опять мы имеем дело с направленным процессом. Перевести работу в теплоту можно со стопроцентной эффективностью — вы делаете это каждый раз, когда нажимаете на педаль тормоза в своем автомобиле: вся кинетическая энергия движения вашего автомобиля плюс затраченная вами энергия силы нажатия на педаль через работу вашей ноги и гидравлической системы тормозов полностью превращается в теплоту, выделяющуюся в процессе трения колодок о тормозные диски. Вторая формулировка второго начала термодинамики утверждает, что обратный процесс невозможен. Сколько ни пытайтесь всю тепловую энергию превратить в работу — тепловые потери в окружающую среду неизбежны.

Проиллюстрировать вторую формулировку в действии несложно. Представьте себе цилиндр двигателя внутреннего сгорания вашего автомобиля. В него впрыскивается высокооктановая топливная смесь, которая сжимается поршнем до высокого давления, после чего она воспламеняется в малом зазоре между головкой блока цилиндров и плотно пригнанным к стенкам цилиндра свободно ходящим поршнем. При взрывном сгорании смеси выделяется значительное количество теплоты в виде раскаленных и расширяющихся продуктов сгорания, давление которых толкает поршень вниз. В идеальном мире мы могли бы достичь КПД использования выделившейся тепловой энергии на уровне 100%, полностью переведя ее в механическую работу поршня.

В реальном мире никто и никогда не соберет такого идеального двигателя по двум причинам. Во-первых, стенки цилиндра неизбежно нагреваются в результате горения рабочей смеси, часть теплоты теряется вхолостую и отводится через систему охлаждения в окружающую среду. Во-вторых, часть работы неизбежно уходит на преодоление силы трения, в результате чего, опять же, нагреваются стенки цилиндров — еще одна тепловая потеря (даже при самом хорошем моторном масле). В-третьих, цилиндру нужно вернуться к исходной точке сжатия, а это также работа по преодолению трения с выделением теплоты, затраченная вхолостую. В итоге мы имеем то, что имеем, а именно: самые совершенные тепловые двигатели работают с КПД не более 50%.

Такая трактовка второго начала термодинамики заложена в принципе Карно, который назван так в честь французского военного инженера Сади Карно. Она сформулирована раньше других и оказала огромное влияние на развитие инженерной техники на многие поколения вперед, хотя и носит прикладной характер. Огромное значение она приобретает с точки зрения современной энергетики — важнейшей отрасли любой национальной экономики. Сегодня, сталкиваясь с дефицитом топливных ресурсов, человечество, тем не менее, вынуждено мириться с тем, что КПД, например, ТЭЦ, работающих на угле или мазуте, не превышает 30-35% — то есть, две трети топлива сжигается впустую, точнее расходуется на подогрев атмосферы — и это перед лицом угрозы глобального потепления. Вот почему современные ТЭЦ легко узнать по колоссальным башням-градирням — именно в них остужается вода, охлаждающая турбины электрогенераторов, и избытки тепловой энергии выбрасываются в окружающую среду. И столь низкая эффективность использования ресурсов — не вина, а беда современных инженеров-конструкторов: они и без того выжимают близко к максимуму того, что позволяет цикл Карно. Те же, кто заявляет, что нашел решение, позволяющее резко сократить тепловые потери энергии (например, сконструировал вечный двигатель), утверждают тем самым, что они перехитрили второе начало термодинамики. С тем же успехом они могли бы утверждать, что знают, как сделать так, чтобы кубик льда в раковине не таял при комнатной температуре, а, наоборот, еще больше охлаждался, нагревая при этом воздух.

Третья формулировка второго начала термодинамики, приписываемая обычно австрийскому физику Людвигу Больцману (см. Постоянная Больцмана), пожалуй, наиболее известна. Энтропия — это показатель неупорядоченности системы. Чем выше энтропия — тем хаотичнее движение материальных частиц, составляющих систему. Больцману удалось разработать формулу для прямого математического описания степени упорядоченности системы. Давайте посмотрим, как она работает, на примере воды. В жидком состоянии вода представляет собой довольно неупорядоченную структуру, поскольку молекулы свободно перемещаются друг относительно друга, и пространственная ориентация у них может быть произвольной. Другое дело лед — в нем молекулы воды упорядочены, будучи включенными в кристаллическую решетку. Формулировка второго начала термодинамики Больцмана, условно говоря, гласит, что лед, растаяв и превратившись в воду (процесс, сопровождающийся снижением степени упорядоченности и повышением энтропии) сам по себе никогда из воды не возродится. И снова мы видим пример необратимого природного физического явления.

Тут важно понимать, что речь не идет о том, что в этой формулировке второе начало термодинамики провозглашает, что энтропия не может снижаться нигде и никогда. В конце концов, растопленный лед можно поместить обратно в морозильную камеру и снова заморозить. Смысл в том, что энтропия не может уменьшаться в замкнутых системах — то есть, в системах, не получающих внешней энергетической подпитки. Работающий холодильник не является изолированной замкнутой системой, поскольку он подключен к сети электропитания и получает энергию извне — в конечном счете, от электростанций, ее производящих. В данном случае замкнутой системой будет холодильник, плюс проводка, плюс местная трансформаторная подстанция, плюс единая сеть энергоснабжения, плюс электростанции. И поскольку рост энтропии в результате беспорядочного испарения из градирен электростанции многократно превышает снижение энтропии за счет кристаллизации льда в вашем холодильнике, второе начало термодинамики ни в коей мере не нарушается.

А это, я полагаю, приводит еще к одной формулировке второго начала: Холодильник не работает, если он не включен в розетку.

См. также:
Теплообмен
Правило Аллена

46
Показать комментарии (46)
Свернуть комментарии (46)

  • ps  | 05.06.2006 | 07:11 Ответить
    Второе начало термодинамики говорит лишь о том, что всякая замкнутая система стремится к состоянию равновесия, что, вообще говоря, не говорит о невозможности создания вечного двигателя ВТОРОГО рода. Например, на http://pmobile2.narod.ru/vd2/discuss.htm доказывается возможность существования и создания замкнутых систем с циркуляцией жидкости в состоянии равновесия.
    Ответить
  • StSlam  | 10.08.2006 | 16:20 Ответить
    Невозможна самопроизвольная передача теплоты от холодного тела к теплому. (1)
    Самопроизвольная - это как?
    Возьмем замороженный Фтор(газ) - бросим в горячую воду (H2O) - вода будет кипеть и костерок получится вдобавок, однако... (замещение кислорода фтором - очень сильная эндотермическая реакция)
    Ответить
    • idler > StSlam | 11.08.2006 | 07:51 Ответить
      В приведенной Вами ситуации имеет место никак не передача тепла от одного тела другом, а его выделение в результате изменения внутренней энергии системы.
      Ответить
  • idler  | 11.08.2006 | 08:04 Ответить
    Не очень удачно, на мой взгляд, приведены примеры с КПД. Силы трения, тепловые потери и прочее здесь совершенно не причем. Из Второго закона следует, что существует предел КПД даже для ИДЕАЛЬНОЙ тепловой машины (цикл Карно), когда какие либо непроизводительные потери исключены
    Ответить
  • VladYur  | 25.08.2006 | 03:46 Ответить
    Невозможна самопроизвольная передача теплоты от холодного тела к теплому

    Вот полнейшая чушь!

    Абсолютная чушь.

    Приведу простой пример. Рассмотрим атмосферу. На высоте 10 километров нормальная температура составляет, к примеру, -30 град. Предположим, на поверхности температура 20 град. Теперь пусть на высоту 10 километров вторгся "теплый" воздух с температурой -20 градусов. Вопрос, что будет у поверхности? Конвенкции нет, имеет место только теплопроводность. -20, да? Да нет, +30, температура у поверхности повысится и произойдет передача тепла от "теплого" воздуха с температурой -20 к воздуху с температурой +20 и повыцсится температура до +30.

    Запомните. вся ваша термодинамика верна только в отсутствии гравитации. А включение гравитации резко меняет эти начала. Адью,
    Ответить
    • idler > VladYur | 08.09.2006 | 19:48 Ответить
      Сдается мне в приведенном Вами примере имеет место, помимо гравитации, еще и приток солнечной энергии извне и отдача тепла в окружающее Землю пространство. Ключевое слово - САМОПРОИЗВОЛЬНАЯ. С приложением внешних воздействий передача тепла не запрещается 2-м законом в любом направлении, за примером чего на высоту 10 км забираться не надо, достаточно заглянуть на кухню. Стоящий там холодильник, вполне себе передает тепло от холодной части к теплой, правда потребляя при этом энергию, и ничуть не противореча своим существованием второму закону.
      Ответить
      • sevajarosh > idler | 03.10.2006 | 21:31 Ответить
        Уважаемые !

        Ещё древние греки знали о том, что наряду с энтропией существует контрэнтропия.
        Эпикур характеризовал это явление природы следующими словами:

        'С поверхности предметов исходит непрерывный поток ,
        который незаметен для ощущения; это происходит вследствие противоположного восполнения, ибо сам предмет всё ещё продолжает быть полным, и восполнение в твёрдой среде сохраняет порядок и расположение атомов'.
        См. В.И.Ленин, Философские тетради,
        Москва, Изд. Полит. Литературы, 1969, с.264

        Последняя ссылка на http://yvsevolod-26.narod.ru/index.html
        переводит эмпирическую мудрость греков на язык современной темодинамики.
        Действительно, поток тепла всегда идёт от более нагретых тел и сред к более холодным. Но в недрах этих тел и сред есть подсистемы. которые возвращают тепловую энергию и не позволяют "двигаться" Вселенной к тепловой смерти. Миф о BIG BANG -ПРИЛИЧНЫЙ БИЗНЕС. Вселенная всегда была, есть и вечно будет пребывать в термодинамическом равновесии, несмотря на последние присуждения Нобелевских премий.
        Если премии за BIG BANG присуждают (уже второй раз), то значит кому-то это нужно.
        Всеволод Сергеевич Ярош
        Ответить
        • Libach > sevajarosh | 17.12.2006 | 00:11 Ответить
          Да вообще вся физика - это жидо-масонский заговор.
          Ответить
          • маг > Libach | 03.09.2010 | 07:40 Ответить
            Если бы я был евреем и массоном, то платил бы Вам, чтобы Вы во всем негативном обвиняли жидо-массонов. Так бы Вы способствовали нашему сплочению.
            Ответить
            • Trogvar111 > маг | 20.10.2010 | 01:07 Ответить
              Парень ты не прав, физика - это фундаментальная наука, также как и математика. Если бы не эти науки и ученые, которые их развивали (Ньютон, Лоренц, Энштейн), то люди сейчас возможно бы ходили в шкурах и жили в пещерах. Если ты хочешь подробнее почитать о древних людях, то ты можешь зайти допустим на сайт http://nachakacha.ru , но я тебе говорю, что ничего достойного ты там не найдешь. ФИЗИКА - ЭТО ГЛАВНОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА!!!
              Ответить
  • Korotkoff  | 28.10.2006 | 06:14 Ответить
    Какой ужас... Особенно idler про холодильник! Уважаемые фантасты, второе начало это фундаментальный закон не только тепловой но и вообще для всей текстуры материи, странно, что например философы это понимают лучше физиков (Нюхтилин, например), необразованные люди видят смысл этого начала глубже чем физики (Циолковский, например), а физики упираются в тепло и КПД. idler, в холодильнике только для вас холодо передает тепло продуктам, а на самом деле это продукты свое тепло отдают источнику холода пытаясь его "нагреть":)) Так происходит физический процесс, а подвержение сомнение второго начала это процесс, увы, чисто психический:)
    Ответить
    • Alexemik > Korotkoff | 13.01.2007 | 18:11 Ответить
      Объясните неграмотному, каким образом согласуются биологический принцип
      эволюции - усложнения организации материи и второе начало термодинамики. Нельзя ли всю вселенную рассмотреть как очень большую замкнутую систему? Тогда откуда идет ее подпитывающая энергия ?
      Ответить
      • avenir > Alexemik | 17.04.2007 | 18:07 Ответить
        согласно понятиям современной науки, изначально (после большого взрыва) материя обладала большой энергией (была горячей). постепенно материя остывает, и, теряя энергию (увеличивая энтропию), занимает менее энергетические положения, конфигурации. так образуются молекулы из элементов, образуется сложная конфигурация белков, и т.п.
        Ответить
      • DenisG > Alexemik | 24.04.2007 | 18:22 Ответить
        Эволюция не нарушает второй закон, так как Земля не является замкнутой системой. От солнца поступает постоянный поток энергии.
        А является ли наша вселенная закрытой или открытой системой - вопрос пока открытый, извините за каламбур.
        Ответить
    • a_b > Korotkoff | 12.09.2012 | 20:41 Ответить
      Конечно, философы и необразованные люди это понимают лучше. Им же в голову не приходит заглянуть _за_ холодильник и увидеть на его задней стенке радиатор. А уж связать его повышенную температуру с теплом, отнятым у морозильника... :(
      Ответить
  • Levan  | 25.04.2007 | 17:04 Ответить
    Несколько слов в "оправдание" Второго Начала:
    Говоря о "тепловой смерти" вселенной многие думают о примере флакона с духами и это вводит в заблуждение. Нет пространства, в котором бы рассеивалась материя вселенной. Вне флакона есть пространство, вне вселенной его нет. Пространство и есть заполненное материей "пространство-время". Поэтому, второе начало здесь неуместно.

    Кроме этого: энтропия играет структурирующую роль. Известно, что синтез экзотермичен, как минимум до железа. И наоборот, разрушение требует привода энергии. Похожие процессы наблюдаются на ядерном, атомном и молекулярном уровне. Например, солнце "работает" именно на этом принципе: ядерный синтез (в данном случае создание Гелия, структурно более сложного элемента, чем водород) сопровождается выделением тепла. Я хотел бы даже высказать недоказанную мысль, что общая тенденция роста энтропии, как бы "вынуждает" мир синтезировать все более сложные структуры с меньшим энергетическим уровнем.
    Лев
    Ответить
  • Alexrou  | 08.07.2007 | 11:00 Ответить
    Вопрос где энтропии больше? в нагретом воздухе или в холодном??
    Имхо лед в замкнутой системе отсчета таит тем самым охлаждая воздух вокруг него неупорядоченность льда растет а воздуха падает.
    Энтропия постоянна
    Ответить
    • andan > Alexrou | 19.07.2007 | 16:54 Ответить
      Энтропия - это одна из многих функций, описывающих части состояния системы. К тому же не сохраняющаяся, в отличие от энергии и импульса, поэтому вопрос, "где энтропии больше, в нагретом или в холодном",нуждается в маленьком уточнении, например, "при прочих равных условиях". А если неравных, то каких именно и насколько. Впрочем, и в случае с кинетической или потенциальной энергией ситуация не лучше.

      Мне удалось когда-то вывести распределение Максвелла для молекул идеального газа как следствие однородности пространства-времени, что превращало второе начало термодинамики из разряда оспариваемых постулатов в бесспорный Закон для этого случая. Это меня лет на десять расстроило. Но потом вернулся и обнаружил его неприменимость в ряде других случаев, например, для реальных излучающих атмосфер. Правда эти эффекты очень слабы и не годятся для изготовления малогабаритных теплоэнергетических концентраторов (ТЭКов или "вечных двигателей", если кому угоднее). Но они достаточны для объяснения устойчивости циклонов и антициклонов, в которых разница температур между горячим и холодным воздухом может возрастать независимо от роста или падения их температуры. (См. справочники по физике атмосферы и 1. Данилюк А.И. Элементы виртуальной физики или классические решения 'неклассических' задач /Обзорно-справочное пособие, ч. 1. - М.: (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4727.html), 04.03.2003.
      3. Данилюк А.И. Метрологические ошибки в фундаменте науки? - М.: (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4904.html), 01.04.2003.
      Ответить
  • makishev  | 08.10.2007 | 10:24 Ответить
    Хорошо бы про "демона" Максвелла рассказать здесь.
    а то народ заскучал. не верят во второй закон Термодинамики. Формулировки не нравятся.
    Ответить
    • socratus-0 > makishev | 26.11.2011 | 19:49 Ответить
      « . . . народ заскучал. не верят во второй закон Термодинамики.
      Формулировки не нравятся..»
      / 08.10.2007 10:24 | makishev /
      ===.
      Что такое энтропия?
      1.
      Пуанкаре назвал понятие « энтропия » удивительно абстрактным.
      2.
      "Вопрос о физических основаниях закона монотонного
      возрастания энтропии остается, таким образом, открытым".
      / Л. Д. Ландау./
      3.
      Один физик ( кажется Освальд – W. Oswald ) сказал :
      " Энтропия только тень энергии”.
      4.
      Согласно одной легенде, когда Клод Шеннон (Claude Shannon),
      гигант мысли и отец теории информации, терзался вопросом,
      как ему назвать только что изобретенное понятие, он попросил
      совета у другого гиганта, Джона фон Неймана (John von Neumann).
      Ответом было: "Назовите это энтропией - тогда в дискуссиях
      вы получите солидное преимущество - ибо никто не знает,
      что такое энтропия в принципе".
      =========..
      В земных условиях « Невозможна самопроизвольная передача
      теплоты от холодного тела к теплому»
      А в космических- вакуумных условия?
      В космическом - вакууме есть виртуальные частицы которые могут
      превратится в реальные частицы. Могут ли эти частицы нарушить
      однородное состояние вакуума (Т=0К ) и создать температуру выше
      абсолютного нуля то есть создавать Звёзды.
      Я считаю такой процесс возможным.
      Подробности.
      http://sci.tech-archive.net/Archive/sci.physics.relativity/2008-04/msg01975.html
      ==.
      Всего доброго.
      Исраэль Садовник Socratus.
      =.
      Ответить
      • makishev > socratus-0 | 27.11.2011 | 13:07 Ответить
        Странно, прошло всего 4 года, а я уже не помню что бы я такое писал.
        Ответить
  • Levanlevan  | 17.01.2008 | 13:30 Ответить
    Несколько слов о применении второго закона ко Вселенной. Почему-то все считают, что при сингулярности или сразу после большого взрыва S=min. Далее, по прошествию времени s будет стремиться к максимуму и в конце, если не будет "большого хлюпа" вся энергия распределиться равномерно по космосу и s=max. Мне это соображение кажется преувеличенным. Если исходить из того, что в начале нет ни пространства ни времени и есть сингулярный сгусток энергии (напоминая, он не в пространстве!), где не наблюдается вообще никакой дифференцияции и лишь по прошествии миллиардов лет появляются дифференцировнные структуры (галактики, звезды, планеты и наконец, человеческий мозг), то следует заключить, что когда время t=0 и температура T=max, то энтропия S=min. Дальше появляются структуры и я бы сделал примерно следующее предсказание: когда t=min и T=max, то S=min. Простым языком: со временем космос будет полностью структурированной системой. Наверно не сам по себе, а через те структуры, которые он создал досих пор, включая живое и разумное.
    Ответить
    • rod1gin > Levanlevan | 11.01.2009 | 14:54 Ответить
      DenisG уже правильно ответил на этот вопрос.
      Эволюция может происходить только в том случае, если эволющионирующая система всю дорогу исправно снабжается энергией извне (например, от Солнца).
      Т.е. в результате эволюции мы получаем не только человеческий мозг и т.п., но и кучу "отработанного ядерного топлива".
      Т.е. в целом по Солнечной системе энтропия возрастает.
      Иссякнет поток энергии - и все самоорганизовавшиеся структуры погибнут, или, "в лучшем случае", замрут навечно в одном состоянии.
      Ответить
  • prof  | 21.10.2008 | 02:19 Ответить
    Уважаемые "ламеры", так уж вышло что я лицезрел ваши комментарии и хочу заметить что в настоящее время нет недостатка в научной информации, прежде чем прослыть не образованными людьми критикуя фундаментальные законы, потрудитесь прочесть если не книгу целиком, то хотя бы несколько страниц по обсуждаемой теме( публикации лучше читать физиков, а не на сайтах эзотерики или книжках неучей-мошенников с торсионными полями) не уподобляйтесь старушке с черепахами, на которых покоится земля...
    Ответить
    • injener > prof | 06.07.2009 | 22:26 Ответить
      Уважаемый "prof", может быть Вы ещё и "akad", Вам бы тоже неплохо было почитать эти самые фундаментальные законы, только включая при этом процесс нормального человеческого мышления. Вы же как попугаи и мартышки способны лишь воспроизвести печатный текст, Или у Вас проф всё повысохло, думать нечем. Кроме спеси у Вас ничего нет, я Вас ткну носом как последнего двоечника в ваш фундаментальный труд, оплот второго начала. Цикл Карно не забыли? Ведите пальчиком по строкам, на память не надейтесь, у Вас её небыло, равно как и интеллекта. При изотермическом процессе расширения "Теплота из теплового резервуара нагревателя с температурой Т1 передаётся пару(рабочему телу) при температуре ... тоже Т1?". Так учил Вас Карно, а Вы как попки 200 лет этот идиотизм повторяете? А как же теорема этого же мыслителя, по сути одна из формулировок второго начала :"теплота может переходить только от более нагретых тел к менее нагретым". Вы эти положения можете объяснить. Дерзайте, хотя Вам бесполезно, махсимум на что способен такой тормоз -лихорадочно искать ответ, на фресках древних мудрецов.
      Ответить
      • Roman1971 > injener | 15.12.2009 | 20:50 Ответить
        Ваша цитата: "Вы эти положения можете объяснить."(Наверное здесь должен быть "?")
        Такому "injener"-у, прямо сейчас!
        Ваша цитата:
        "Теплота из теплового резервуара нагревателя с температурой Т1 передаётся пару(рабочему телу) при температуре ... тоже Т1?"
        Цитата из текста(http://ru.wikipedia.org/wiki/Термодинамические_циклы):
        "Рабочее тело с температурой, равной температуре нагревателя, приводится в контакт с нагревателем. Нагреватель сообщает рабочему телу Q1=TH(S2-S1) тепла в изотермическом процессе (при постоянной температуре), при этом объём рабочего тела увеличивается."
        Что в Вашей цитате не так - понятно, а что в указанной цитате из (http://ru.wikipedia.org) не так?
        Общественности не совсем понятно...
        Я надеюсь, "prof" разделяет моё любопытство.
        *****
        Да, кстати, потрудитесь излагать мысли по существу, а не таким образом: "Так учил Вас Карно, а Вы как попки 200 лет этот идиотизм повторяете?" Настоящих "injener"-ов не учат таким манерам общения.
        Ответить
      • velepe > injener | 23.12.2009 | 19:44 Ответить
        injener, прежде чем выставлять себя малообразованным и невоспитанным человеком, лучше было бы почитать хороший учебник. Нпример: Д.В. Сивухин "Термодинамика и молекулярная физика"; параграф "Цикл Карно и теорема Карно".
        Ответить
  • Korin Molchek  | 12.03.2009 | 16:08 Ответить
    Цитата:"В реальном мире никто и никогда не соберет такого идеального двигателя по двум причинам. Во-первых... Во-вторых... В-третьих...".
    Результат - вспоминается утверждение (не в обиду автору): "Есть три типа людей: которые умеют считать и которые не умеют".
    Вопрос сложнее, чем может показаться и:
    а)Причин действительно три (3).
    б)Их две (2): 1) "часть теплоты теряется вхолостую и отводится через систему охлаждения в окружающую среду"; 2) "преодоление силы трения".
    в) Одна: всё это ("Во-первых... Во-вторых... В-третьих...") - "тепловая потеря".
    Ответить
  • Сергей54  | 06.04.2009 | 17:05 Ответить
    Здравствуйте! Скорее вопрос чем комменнтарий.
    А нельзя ли создать изначально высокоструктурированную материю в которой внешнее влияние теплоты преобразовывалось в работу? (в том же кубике льда снимать кинетическую энергию полученную из воздуха, при этом лед так и оставался льдом, а температура воздуха вокруг льда падала)?
    Ответить
  • Свойвзгляд  | 07.02.2010 | 11:40 Ответить
    Я полностью без всяких колебаний и однозначно подтверждаю, что Второе Начало Термодинамики действительно существует и является непреложным законом физики действительности на текущий момент развития Вселенной!
    А теперь я продолжу и скажу "крамолу".
    Но когда Вселенная вступит в стадию угасания Второе Начало Термодинамики превратиться в свою противоположность - Энтропия станет уменьшаться!!!
    Но что бы до этого дойти (до этого однозначного вывода) надо бы физикам найти физический объект, который является носителем теплоты и температуры. Когда физикам станет ясен причинный источник и носитель термодинамических явлений, тогда станут ясны и все механизмы с ним связанные.
    Ответить
    • mvs009 > Свойвзгляд | 05.05.2010 | 02:58 Ответить
      Вы частично правы.Но ВНТ действует в одном направлении, т.к. нет возвращающей силы. Клаузиус неправильно решил задачу о двух сопряжённых
      тепловых машинах Карно, отсюда бред про энтропию и ВД-2. Посмотрите статью "Размышления о движущей силе природы или блеск и нищета 2 Закона".
      Ответить
  • Molchun1  | 21.05.2010 | 10:41 Ответить
    при доказательстве Второго начала Л. Больцман сделал допущение об отсутствии градиента температур в столбе газа при действии на него потенциального (гравитационного) поля.Неправота в этом бессомненна. Уже сейчас известны процессы, в которых Второе начало нарушается. Ну, хотя бы, дрейф электрона в градиенте магнитного поля превращает тепловое движение электрона в поступательное. Явление, известное для вакуума, никто не попробовал для меди... Общий принцип преодоления - упорядочивание хаотического движения. Одним из условий такого процесса является наличие магнитного поля. И тогда конверсия теплоты станен возможной даже в замкнутой системе. Просто "послушные" исследователи не смеют даже думать о преодолении запретов Клаузиса! Поэтому и рассматривают работу каких-то тепловых двигателей. А может надо рассмотреть перемагничивание железки в частном гистерезисе, при котором эта железка будет остывать, а полученная электромагнитная энергия будет больше затраченной. А эффекты Нернста и Эттингхаузена?
    Ответить
    • маг > Molchun1 | 03.09.2010 | 08:23 Ответить
      Хотелось бы заметить, что энергия - это физическая величина, для которой определены процедуры получения, т.е. это наша характеристика, получив которую мы считаем УСЛОВНО атрибутом системы-субстанции. Энергия не тратится и не получается аналогично субстанции. Её нет, как и других физических величин - характеристик, в качестве самодостаточной сущности.
      Если расходуется бензин, а авто движется, то расходуется бензин, но не какая-то энергия бензина. И не энергия бензина превращается во что-то, например, в движение авто или в его характеристику движения - кинетическую энергию. Бензин испаряется, смешивается с воздухом. Потом поджигается смесь. Не давление заставляет двигаться поршень, но то, что получается в результате процесса сгорания смеси, т.е. газ в определенном состоянии. Между прочим, характер этого процесса зависит от состояния подшипников скольжения коленвала. Естественно, что ЭТО многим известно. Но когда, условно выражаясь, начинают изъясняться на "научно-бытовом слэнге", практически всегда заходят в тупик.
      Овладевая собой с младенчества в ситуациях речевых общений, мы нарабатываем программы управления собственным организмом и затем они запускаются и исполняются в автоматизированном режиме. Так мы попадаем в зависимость от них, а через них - от среды при общении. Школьникам создаются такие условия, что они искажают свою правильную ориентацию. Например, кто будет спорить с тем, что на мяч действует часть обуви футболиста, но не какая-то сила? Сила - это характеристика взаимодействия мяча и ноги. Она не может действовать. Лишь условно, отвлекаясь от конкретностей, мы строим модель явления. Но это наша модель. А вектор-сила действует на некоторую массу лишь в нашем воображении. Моделирование помогает нам получать результаты, но когда забывают, как ЭТО было получено, то приходят к абсурду. Учебники физики - это собрание курьезов. Но это не из-за заговора каких-то жидо-массонов (а если бы он и был, то что с того) - это следствие нашей собственной глупости.
      Ответить
  • pta.sistem  | 07.09.2010 | 16:52 Ответить
    Уважаемая публика!В силу природной склонности морочить голову себе и людям (что и есть, в принципе, процесс мышления), не могу себе отказать в удовольствии поиздеваться над самим собой и над ученым сообществом. Поэтому попытаюсь оживить Вашу дискуссию.
    Тут кто-то указал на отсутствие Энергии вообще - целиком с этим согласен. Мотивация: в Мире нет ничего, кроме движущегося Вещества! Каждый природный Объект Вещества обладает способностью Влиять на другой Объект. Чем? - Количеством собственного движущегося Вещества.
    В научном обиходе, для простоты, это и принято называть Энергией. Хотя постоянное использование термина "Энергия" - его "затертость" -маскирует изначальную суть явления, придавая ему неоправданную значимость. Вплоть до некоей ее "самостоятельной" созидательности. Это во-первых.
    Во-вторых, любое влияние - т.е. воздействие через контакт (здесь без подробностей) между Объектами - есть взаимодействие - равноправное, хотя и неравнозначимое. И поэтому неразделимое в Природе никаким образом. Но почему-то разделяемое при рассмотрении процесса Интеллектом. Который не понимает, что при исчезновении одного из Объектов, "Энергия" лишается природного смысла и употребление этого понятия становится неправомочным.
    В третьих, в силу Принципа Неидентичности всех природных Объектов - в Мире нет ни одного Объекта, идентичного другому - взаимодействие двух неидентичных Объектов дает Третий, неидентичный первым двум. Отсюда, никакое Действие Не Равно Противодействию. Что Запрещает Однородность Вселенной!
    Цикл Карно и ему подобные всегда имеют погрешность и не могут быть использованы для суждений о судьбе Мироздания.
    Отсюда же,в силу снижения статуса понятия "энергия", "Закон сохранения Энергии" лишается смысла. Поскольку "энергия", в классическом понимании, характеризует "состояние" Объекта Вещества исключительно в определенной координате. А в постоянно изменяющемся Мире, в котором Все Координаты меняются каждомоментно, не сохраняется ни одно состояние Вещества - сохраняется только само Вещество, приобретая разные Ипостаси в виде разных Объектов. Поэтому "Закон сохранения..." приобретает единственно правомочную форму:
    "Закон Сохранения Вещества".
    За сим заканчиваю. Прошу не забывать, что в комментах запрещены нецензурные и прочие, не украшающие Интеллект, выражения. А то я Вас знаю! Хотя и понимаю, как бывает трудно удержаться... иногда.
    Где там Термодинамика... ?
    Ответить
  • xenos  | 30.01.2011 | 09:49 Ответить
    При всем уважении к автору этого дружелюбного, легко читаемого и познавательного ресурса, а также к Закону Сохранения Энергии, Карно и г-же Энтропии, не могу не поспорить со Вторым "Законом" термодинамики. При его выводе сделано одно грубейшее допущение, в результате которого теряется вся суть. Тепловая энергия берется усредненной по рассматриваемому объему. А на самом деле она имеет значительную дисперсию, скорости молекул различны, каждая отдельно взятая молекула почти наверняка окажется для соседней "нагревателем" или "холодильником", что нам теоретически мешает отобрать энергию при их взаимодействии? Это - первое. Теперь второе. Кто сказал, что единственный способ отбора энергии - это цикл Карно с нагревателем и холодильником? Тепловая энергия вообще-то имеет кинетическую природу, а не потенциальную, как это ласково подразумевает классическая термодинамика. И градиент температуры для ее отбора вовсе не нужен. Нужно лишь соблюдение Закона сохранения импульса. Возражения?
    Ответить
  • voulge-gerenuk  | 11.08.2012 | 02:22 Ответить
    Объясните мне такую вещь:
    Поместим воду в некую пустую вселенную, в которой ничего кроме этой воды нет. Температура вокруг воды - 0 К. Вода будет излучать фотоны, тем самым терять температуру и со временем превратится в лед. Энтропия таким образом уменьшится?
    Ответить
    • Пивень > voulge-gerenuk | 12.08.2012 | 18:19 Ответить
      voulge-gerenuk! Пустой Вселенной никогда не было, нет и не будет, ибо она - размерность, а это - объективная реальность, которую изменить не может никто и ничто. В таком пространстве каждая его часть противостоит всем остальным частям, а это уже естественный процесс количественного и неравного отношения, что и создаёт направленную смену границ отношений - первичных движений.В Вашем опыте вода превратилась бы в лёд и тело с массой стало бы падать, ускоряясь силой тяжести Вселенной.
      12.8.2012. Пивень Григорий.
      Мой адрес: ул. Кирова,40, хутор Савоськин, Зимовниковский район, Ростовская область, Пивень Григорий Иванович или pivengrigori@mail.ru.
      Подробнее читайте о новых научных гипотезах, где на схемах показан механизм гравитации, математические формулы, примеры, на моей странице в интернете: "1000 gipotez.ucoz.ru", на странице pivengrigori в ЖЖ (Живом Журнале), на форуме РАН, в livejournal и в книгах под общим названием «1000 гипотез пришли сменить устаревшие».
      Ответить
      • voulge-gerenuk > Пивень | 13.08.2012 | 00:47 Ответить
        Что это было? :)
        Ответить
  • dpi  | 17.10.2012 | 12:23 Ответить
    Энтропии в природе не существует. Это - мертворожденное дитя.
    Читаем "Размышления о теореме Карно"
    http://yadisk.cc/d/gKW-kpBkIR7
    Ответить
    • ashur > dpi | 30.10.2012 | 09:43 Ответить
      Уважаемый Петр Иванович!

      В химической термодинамике понятие энтропии очень удобно для расчетов, и отказываться от него нет никакого резона. Не нужно только приписывать ему мистические свойства и выводить ее через интеграл по замкнутому контуру.
      Известно, что кратчайший путь к истине обычно находят много позже того, как она обнаружена долгим и трудным окольным путем. То, что наука термодинамика возникла и развивалась через теорию тепловых машин, наложило свой отпечаток на всю ее структуру - породило своеобразный машиноцентризм. На самом деле, ряд ключевых закономерностей в химической термодинамике гораздо проще выводить автономно, а иногда полезен и обратный путь - от химической термодинамики к технической. Но традиционные трактовки укоренились и преодолеваются с трудом.
      Именно к понятию энтропии это относится в первую очередь. Введение ее через цикл Карно - это невероятно усложненный и очень дальний окольный путь.
      На самом деле, слова "энтропия растет" есть лишь перефразировка слов "тепло идет от горячего к холодному". Вся физика именно в этом, а вся математика - в том, что дробь уменьшается с ростом знаменателя.
      И никакого другого смысла в этом нет.
      Но это еще не второе начало. Оно состоит в том, что никаким косвенным путем закон роста энтропии не обойти. А это не математика, а обобщение опыта.

      Примечание. Я говорю об энтропии только в феноменологическом смысле. Статистических версий и меры беспорядка не обсуждаю. Для расчетов равновесий они не нужны. А нужны только для обоснования механизма действия второго начала.

      Подробнее см.
      http://www.pretich.narod.ru/Zemlia/himia-fizika/xim_termodin.html

      Также http://deming.ru/Statyi/ShurBiblioteka.htm
      раздел 1.4, пример 4.
      Ответить
  • ВиРа  | 01.06.2013 | 16:37 Ответить
    Сегодня Теоретическая физика уже - не метафизика (принципы,постулаты,"начала"...),
    а подтверждаемая или опровергаемая экспериментами
    математика множеств (в т.ч. и пустого) элементов
    в координатах, включающих 3-пространство, энергию и время.

    Простейшая система теорфизики - статистическая изолированная
    с гладкой функцией распределения p, -
    описывается функционалом W(p) полной энергии общего вида:
    W = Wo + C∫pln p + ∫Еp, -
    де Е - функция индивидуальной энергии (суммы всех отдельных видов) элемента;
    _ вторая вариация "функционала Больцмана" ∫pln p > 0 - задаёт "Стрелу Времени".
    -----------------------------------------------------------------------------

    http://allmatematika.ru/e107_plugins/forum/forum_viewtopic.php?20869
    http://sfiz.ru/forums.php?m=posts&q=2879
    http://www.spbgu.ru/forums/index.php?showtopic=53311
    Ответить
  • juriy  | 07.09.2013 | 14:40 Ответить
    Формулировки второго начала термодинамики – это результат опытов в искусственно ограниченных условиях и не допустимого приписывание частного свойства общему. Судите сами мы замечаем в замкнутых системах макромира, горячие тела отдают тепло холодным телам пока температура всех тел не сравняется, а в микромире наоборот, если бы все молекулы стали двигаться с одной скоростью, то такое мнимое равновесие с неизбежностью через некоторое время нарушится и холодные молекулы отдадут часть своей энергии горячим .
    Ответить
  • paninvtpi  | 01.11.2013 | 09:04 Ответить
    У меня есть вполне достаточное обоснование несостоятельности второго и третьего начал термодинамики.
    Интересующихся приглашаю на свой сайт www.vtpi.su вот на эту страничку:
    http://www.vtpi.su/index.php/2011-04-02-07-55-24/2011-04-02-08-03-01
    Там предлагается текстовый файл в формате *.pdf и видеоролик доклада по этой теме.
    Ответить
    • piven > paninvtpi | 20.10.2014 | 16:17 Ответить
      Почему интересную тему о 2-м и 3-м начале термодинамики перестали обсуждать на данном форуме (Природа науки)? Последнее сообщение здесь было 1.11.2013г.
      Почти год тема спит. Разбудите её.
      В природе теплоту создаёт холод: столкновение отрицательных полюсов- направлений от части пространства к другой части пространства выдавливает, выбивает, выкристаллизовывает тепловые центробежные волны. 20.10.2014г. Пивень Григорий.
      Ответить
  • mvs009  | 12.12.2014 | 12:38 Ответить
    КПД = Авых/Авх — это коэффициент усиления мощности (см. работы Бродянского В.М.), поэтому он бывает 5 ед. и 10 ед. А возможность или невозможность РРМ-2, определяется не голосованием, а критерием Гиббса ∆G. Если для анергии ∆G>0, то процесс превращения анергии в эксергию запрещён, и Кельвин-Оствальд правы. Но на деле для анергии ∆G<0, значит РРМ-2 возможен, а постулат Кельвина-Оствальда пережиток прошлого.
    Ответить
    • Molchun12 > mvs009 | 01.02.2015 | 21:20 Ответить
      Пример нарушения запретов Второго начала термодинамики.В известной тепловой трубе к воде и водяному пару добавим шестифтористую серу, как газ, в 8 раз более плотный, чем водяной пар. Трубу расположим вертикально.Через некоторое время тяжелый газ и водяной пар расслоятся. Над поверхностью воды будет обеспечена нулевая влажность и принудительное удаление испарившихся молекул. В верхней части трубы собирается чистый водяной пар, который, чтобы возвратиться вниз, должен отдать теплоту конденсации. Получается самодействующий тепловой насос, в котором всю полезную работу выполняет сила Архимеда. Полный аналог "демона Максвелла".
      Ответить
Написать комментарий

1798
1824
1842
1850
Второе начало термодинамики
1867
1905
Градирни ТЭЦ остужают пар, который приводил в движение турбины электрогенераторов. В соответствии со вторым началом термодинамики избыточная теплота выделяется в атмосферу
Градирни ТЭЦ остужают пар, который приводил в движение турбины электрогенераторов. В соответствии со вторым началом термодинамики избыточная теплота выделяется в атмосферу
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»