Теплотехника. Батуев Б.Б - 6 стр.

та в машине превращается в работу. Это легко уяснить из                наличие не менее двух источников теплоты: теплоотдатчика
следующих рассуждений. Если применить уравнение перво-                 (горячего) и теплоприемника (холодного). При этом только
го закона термодинамики к циклу и проинтегрировать его                 часть теплоты, переданной телу от горячего источника, мо-
по      замкнутому          контуру          цикла,      то    полу-   жет быть превращена в работу, остальная часть должна быть
чим q ц = ∫ dq = ∫ du + ∫ dl ц = 0 + l ц = l ц , поскольку и — функ-   отдана холодному источнику.
                                                                            В отличие от первого закона термодинамики, являю-
ция состояния. Отсюда вытекает, что теплота, подведенная к
                                                                       щегося абсолютным законом природы, справедливым как
рабочему телу в цикле ( q ц ), равна работе, полученной в ре-
                                                                       для макромира, так и для микромира, второй закон термо-
зультате совершения цикла (l ц). Последнее может привести              динамики таковым не является. Объясняется это тем, что он
к неверному выводу о полном превращении теплоты в рабо-                получен из наблюдений над объектами, имеющими конеч-
ту цикла, что равносильно возможности создания вечного                 ные размеры в окружающих нас земных условиях, и не мо-
двигателя второго рода. Это противоречие легко устранить с             жет произвольно распространяться как на бесконечную все-
помощью понятия энтропии как функции состояния. Проин-                 ленную, так и на бесконечный микромир.
тегрировав выражение ds = dq/T по замкнутому контуру                        Если рассматривается изолированная система, состоя-
цикла, получим ∫ ds = ∫ dq / T = 0 , так как s — функция со-           щая из теплоотдатчика, рабочего тела, совершающего обра-
стояния. Учитывая, что абсолютная температура Т не может               тимый цикл Карно, и теплоприемника, то: а) в случае обра-
быть отрицательной, приходим к выводу, что интеграл                    тимых процессов передачи теплоты (т. е. при бесконечно
                                                                       малой разнице температур) от теплоотдатчика рабочему те-
∫ dq / T может быть равен нулю только в том случае, если на            лу и от него теплоприемнику энтропия системы остается
отдельных участках цикла будет неравенство dq<0, т. е. бу-
                                                                       постоянной ( ΔSc = 0 ); б) в случае, если один из процессов,
дет осуществляться отвод теплоты. Следовательно, при со-
вершении цикла наряду с подводом теплоты к рабочему те-                например теплоотдача от источника к рабочему телу, проте-
лу (dq>0) обязательно должны быть процессы с отводом те-               кает при конечной разнице температур, энтропия системы
плоты (dq<0). Именно это и означает, что подведенную к                 возрастает ( Δs c >0).
рабочему телу теплоту в цикле нельзя полностью превра-                      Независимо от обратимости процесса энтропия рабо-
тить в работу.                                                         чего тела в цикле (как функция состояния) всегда остается
      Несмотря на наличие в литературе большого количе-                неизменной ( Δs р.т = 0 ).
ства формулировок второго закона термодинамики, сущ-                        Все реальные процессы являются необратимыми, по-
ность этого закона сводится к двум положениям: 1) теплота              этому энтропия изолированной системы, в которой проте-
не может самопроизвольно переходить от холодного тела к                кают такие процессы, всегда возрастает ( Δ 5с>0). Возраста-
горячему без затраты работы; 2) для превращения теплоты в              ние энтропии в необратимых процессах само по себе ни о
работу в периодически действующей машине необходимо                    чем не говорит. Однако возрастание энтропии приводит к