Термодинамика (Сборник рефератов). Черный А.А. - 29 стр.

вующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к поднятию неко-
торого груза (совершению механической работы) и соответствующему охла-
ждению теплового резервуара. Несмотря на качественный характер этого ут-
верждения, оно приводит к далеко идущим количественным следствиям.
      Прежде всего оно позволяет определить максимальный кпд тепловой
машины. Если машина работает на основе Карно цикла, то на протяжении
изотермического контакта с нагревателем (Т — Т}) рабочее тело получает ко-
личество теплоты A Qu а на другом изотермическом участке цикла, находясь
в контакте с холодильником (Т = Т2), отдаёт ему количество теплоты Л Q2.
Отношение AQ2/AQi должно быть одним и тем же у всех машин с обратимым
циклом Карно, у которых одинаковы соответственно температуры нагревате-
лей и холодильников, и не может зависеть от природы рабочего тела. Если
бы это было не так, то машину с большей величиной указанного отношения
можно было бы заставить работать в обратном направлении (поскольку цик-
лы обратимы), приводя её в действие с помощью машины с меньшей величи-
ной отношения. Эта комбинированная машина обладала бы тем свойством,
что в ней теплота от холодильника передавалась бы нагревателю без совер-
шения работы. Согласно 2-му началу Т. это невозможно, и поэтому отноше-
ние AQ2 /AQ\ У обеих машин должно быть одинаковым. В частности, оно
должно быть тем же, что и в случае, когда рабочим телом является идеаль-
ный газ. Здесь это отношение легко может быть найдено, и, таким образом,
оказывается, что для всех обратимых циклов Карно это выражение называет-
ся пропорцией Карно. В результате для всех машин с обратимым циклом
Карно кпд максимален и равен r\~(Ti — T2)/Tj. В случае, если цикл необра-
тим, то кпд оказывается меньше этой величины. Необходимо подчеркнуть,
что пропорция Карно и кпд цикла Карно имеют указанный вид только в том
случае, если температура измерена в абсолютной температурной шкале.
Пропорция Карно положена в основу определения абсолютной температур-
ной шкалы (см. Температурные шкалы). Следствием 2-го начала Т. (пропор-
ции Карно) является существование энтропии как функции состояний. Если
ввести величину S, изменение которой при изотермическом обратимом со-
общении системе количества теплоты AQ есть AS = AQ/Г, то полное прира-
щение S в цикле Карно будет равно нулю; на адиабатических участках цикла
AS — О (так как AQ = 0), а изменения на изотермических участках компенси-
руют друг друга. Полное приращение S оказывается равным нулю и при
осуществлении произвольного обратимого цикла, что доказывается разбие-
нием цикла на последовательность бесконечно тонких циклов Карно (с ма-
лыми изотермическими участками). Отсюда следует (как и в случае внутрен-
ней энергии), что энтропия S является функцией состояния системы, то есть
изменение энтропии не зависит от пути перехода. Используя понятие энтро-
пии, Клаузиус (1876) показал, что исходная формулировка 2-го начала Т.
полностью эквивалентна следующей: существует функция состояния систе-
мы, её энтропия S, приращение которой при обратимом сообщении системе
теплоты равно
      dS = dQ/T; (4)
                                    29