Термодинамика (Сборник рефератов). Черный А.А. - 28 стр.

ми состояниями. Действительно, произвольный процесс в обратном направ-
лении образует с каждым из прямых процессов замкнутый цикл, для которо-
го указанная разность обращается в нуль. Таким образом, AUпредставляет
собой приращение величины U, имеющей в каждом состоянии вполне опре-
делённое значение, или, как говорят, являющейся функцией состояний сис-
темы. Эта величина называется внутренней энергией (или просто энергией)
системы. Таким образом, из первого начала Т. вытекает, что существует ха-
рактеристическая функция состояния системы — её энергия. Если речь идёт
об однородном теле, которое способно совершать работу только при измене-
нии объёма, то АА = pdVn бесконечно малое приращение (дифференциал)
£/равно:
      dU = dQ-pdV, (1)
      где dQ — бесконечно малое приращение теплоты, не являющееся, од-
нако, дифференциалом какой-либо функции. При фиксированном объёме
(dV= 0) вся сообщаемая телу теплота идёт на приращение внутренней энер-
гии, и поэтому, в частности, теплоёмкость тела при постоянном объёме су ~
(dU/dT) v Вводя другую функцию состояний Н — U + рУ (энтальпию), диф-
ференциал которой
      dH = dU+Vdp, (2)
      можно получить выражение для теплоёмкости, измеряемой при посто-
янном давлении: ср = (dH/dT)p. В случае идеального газа, который описыва-
ется уравнением состояний Клапейронар V — nRT{n — число молей газа в
объёме V, R — газовая постоянная), как свободная энергия, так и энтальпия
определённой массы газа зависят только от Т, что подтверждается, например,
отсутствием охлаждения в процессе Джоуля — Томсона. Поэтому для иде-
ального газа ср— cv = nR.
      Второе начало термодинамики. Запрещая вечный двигатель 1-го ро-
да, первое начало Т. не исключает возможности создания такой машины не-
прерывного действия, которая была бы способна превращать в полезную ра-
боту практически всю подводимую к ней теплоту (так называемый вечный
двигатель 2-го рода). Однако весь опыт по конструированию тепловых ма-
шин, имевшийся в начале 19 в., указывал на то, что кпд этих машин (отноше-
ние затраченной теплоты к полученной работе) всегда существенно меньше
единицы: часть теплоты неизбежно рассеивается в окружающую среду. С.
Карно первым показал (1824), что это обстоятельство имеет принципиальный
характер, то есть любая тепловая машина должна содержать помимо нагрева-
теля (источника теплоты) и рабочего тела, совершающего термодинамиче-
ский цикл (например, пара), также и холодильник, имеющий температуру,
обязательно более низкую, чем температура нагревателя. Второе начало
термодинамики представляет собой обобщение вывода Карно на произволь-
ные термодинамические процессы, протекающие в природе. Р. Клаузиус
(1850) дал 2-му началу следующую формулировку: теплота не может само-
произвольно перейти от системы с меньшей температурой к системе с боль-
шей температурой. Независимо в несколько иной форме этот принцип выска-
зал У. Томсон (Кельвин) в 1851: невозможно построить периодически дейст-
                                    28