Физика. Часть 1. Механика, молекулярная физика и термодинамика. Чухрий Н.И - 54 стр.

указанном направлении все они необратимы. В связи с этим встает
общий вопрос, имеющий фундаментальное значение и составляющий
суть второго начала термодинамики, вопрос о количественной мере
самопроизвольного стремления всех реальных систем к состоянию
теплового равновесия, из которого система самопроизвольно никогда
не выйдет.
     Решая экономические проблемы, человек всегда стремился
преобра-зовать внутреннюю (тепловую) энергию тел в работу. Однако
в системе тел, находящихся в состоянии теплового равновесия
(имеющих одинаковую температуру), без внешнего вмешательства
никакие процессы происходить не могут, т.е. с помощью тел,
находящихся в тепловом равновесии, невозможно произвести никакой
работы.
     Это чрезвычайно важное утверждение о невозможности получения
работы за счёт энергии тел, находящихся в тепловом равновесии,
является ещё одной формулировкой второго начала термодинамики. Мы
постоянно окружены значительным запасом тепловой энергии систем,
находящихся в состоянии, близком к тепловому равновесию.
Двигатель, работающий только за счёт энергии находящихся в
тепловом равновесии тел, был бы на практике своего рода ″вечным
двигателем″ (A=Q).Второй закон термодинамики исключает
возможность построения такого, как говорят ″вечного двигателя
второго рода″(A≠Q).
     Таким образом, работу можно произвести только с помощью
системы тел, не находящихся в тепловом равновесии друг с другом.
     Представим себе такую систему, как совокупность тел с
различной температурой. Если мы просто приведём в контакт оба
тела, то тепло просто перейдёт от горячего тела к холодному, но
никакой работы при этом произведено не будет. Переход тепла от
горячего тела к холодному является необратимым процессом, и этот
пример демонстрирует общее правило: необратимые процессы
препятствуют совершению работы.
    Обозначим температуры тел в нашей системе как   Т1   и   Т2
(пусть Т1>Т2); более нагретое тело назовём нагревателем, а более
холодное холодильником. Поскольку непосредственный обмен теплом
между этими телами недопустим, то понятно, что для производства
работы необходимо привлечь ещё одно вспомогательное тело; назовём
его рабочим телом. В качестве этого тела возьмём газ (пары
бензина, водяной пар и т.д.), который поместим внутрь
цилиндрического сосуда под поршень.
     Таким образом, основными частями любого теплового двигателя
− устройства, предназначенного для преобразования внутренней
энергии в механическую, являются: рабочее тело (газ), внутренняя
энергия которого используется для преобразования в механическую;
нагреватель − устройство, обеспечивающее увеличение температуры
рабочего тела и холодильник − устройство, обеспечивающее
охлаждение рабочего тела (рис.2.20).




                               54