Составители:
Рубрика:
132
ìå. Â ýòîì ñìûñëå â çàìêíóòîé ñèñòåìå âðåìÿ íåîáðàòèìî â ñîîòâåò-
ñòâèè ñî âòîðûì íà÷àëîì òåðìîäèíàìèêè.
Âòîðîå íà÷àëî òåðìîäèíàìèêè îïðåäåëÿåò ïðåäåëüíûé êîýôôè-
öèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ (ÊÏÄ) ëþáîé òåïëîâîé ìàøèíû. Â
1824 ãîäó Ñ. Êàðíî ïðîâåë àíàëèç ðàáîòû èäåàëüíîé òåïëîâîé ìà-
øèíû, òàêîé, â êîòîðîé îòñóòñòâóþò áåñïîëåçíûå ïîòåðè â ðàáîòå.
Îí óñòàíîâèë, ÷òî ïðåäåëüíûé êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ ëþ-
áîé òåïëîâîé ìàøèíû ðàâåí
ÊÏÄ = (Ò
1
– Ò
2
)/ T
1
, (22.1)
çäåñü Ò
1
– àáñîëþòíàÿ (ò. å.â øêàëå ãðàäóñîâ Êåëüâèíà) òåìïåðàòó-
ðà íàãðåâàòåëÿ; Ò
2
– àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà õîëîäèëüíèêà, êîòî-
ðûì îáû÷íî ÿâëÿåòñÿ îêðóæàþùàÿ ñðåäà. Ýòà ôîðìóëà ñïðàâåäëèâà
äëÿ âñåõ äåéñòâóþùèõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ òåïëîâûõ ìàøèí è ïàðî-
âîãî äâèãàòåëÿ, è äèçåëüíîãî ìîòîðà, è ãàçîâîé òóðáèíû. Ïîñêîëü-
êó, êàê ìû ãîâîðèëè ðàíüøå, âñåãäà Ò
2
> 0° è íå ñóùåñòâóåò
ìàøèí ñ êîýôôèöèåíòîì ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ, ðàâíûì 100 %. Ïîñ-
ëåäíåå ÿâëÿåòñÿ åùå îäíîé ôîðìóëèðîâêîé âòîðîãî íà÷àëà òåðìî-
äèíàìèêè.
Ñâîéñòâà ñèñòåì âáëèçè àáñîëþòíîãî íóëÿ òåìïåðàòóð îïðåäåëÿ-
åòñÿ òðåòüèì íà÷àëîì òåðìîäèíàìèêè. Ñîãëàñíî òðåòüåìó íà÷àëó
òåðìîäèíàìèêè ýíòðîïèÿ ñèñòåìû ñòðåìèòñÿ ê íóëþ ïðè ñòðåìëå-
íèè ê àáñîëþòíîìó íóëþ òåìïåðàòóðû ñèñòåìû. Ýòî äàåò íà÷àëî
îòñ÷åòà ýíòðîïèè.
 çàêëþ÷åíèå çàìåòèì, ÷òî âñå çàêîíû òåðìîäèíàìèêè ñïðàâåä-
ëèâû äëÿ èçîëèðîâàííûõ ñèñòåì, íàõîäÿùèõñÿ â òåðìîäèíàìè÷åñ-
êîì ðàâíîâåñèè ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé.
 ïðèðîäå ñóùåñòâóþò è íåðàâíîâåñíûå ñèñòåìû. Ó àòîìîâ, ìîëå-
êóë è áîëåå ñëîæíûõ ñèñòåì, (íàïðèìåð, ñòåêëà) ñóùåñòâóþò íåðàâ-
íîâåñíûå ñîñòîÿíèÿ, êîòîðûå íàçûâàþò ìåòàñòàáèëüíûìè ñîñòîÿíè-
ÿìè. Ñèñòåìà â ìåòàñòàáèëüíîì ñîñòîÿíèè îáëàäàåò íå ìèíèìàëüíîé
ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèåé U
0
, à êàêîé-òî áîëüøåé U > U
0
.
 ïðèíöèïå, ñèñòåìà ñòðåìèòñÿ çàíÿòü óðîâåíü ñ ìèíèìàëüíîé
ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèåé, íî èíîãäà ïåðåõîä â òàêîå ñîñòîÿíèå íåâîç-
ìîæåí. Â êâàíòîâîé ìåõàíèêå òàêèå ïåðåõîäû íàçûâàþò çàïðåùåí-
íûìè. Åñëè ïåðåõîä íåâîçìîæåí, òî ñèñòåìà îñòàåòñÿ â ñîñòîÿíèè ñ
ýíåðãèåé U. Ýòî è åñòü ìåòàñòàáèëüíîå ñîñòîÿíèå. Ñòåêëà ìîãóò íà-
õîäèòñÿ â ìåòàñòàáèëüíîì ñîñòîÿíèå â âèäå àìîðôíîãî âåùåñòâà. Â
ïðèíöèïå, îíè äîëæíû ïåðåéòè â áîëåå óïîðÿäî÷åííîå ñîñòîÿíèå –
êðèñòàëë. Îäíàêî äëÿ ýòîãî òðåáóåòñÿ ïðèâëå÷åíèå âíåøíåé ýíåð-
ãèè â âèäå êðèñòàëëè÷åñêèõ çàòðàâîê. Ýíòðîïèÿ ñòåêîë è äðóãèõ
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 130
- 131
- 132
- 133
- 134
- …
- следующая ›
- последняя »
