Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 33 стр.

íîñòüþ ïðåâðàùàåòñÿ â ðàáîòó èëè, êàê òîæå ãîâîðÿò, ðàáîòà ñîâåðøàåòñÿ çà ñ÷åò
îõëàæäåíèÿ îäíîãî èñòî÷íèêà òåïëîòû. Áûëî áû î÷åíü çàìàí÷èâî èìåòü âîçìîæ-
íîñòü ïîñòðîåíèÿ âå÷íîãî äâèãàòåëÿ âòîðîãî ðîäà, òàê êàê â íàøåì ðàñïîðÿæåíèè
áûë áû ïðàêòè÷åñêè íåèñ÷åðïàåìûé èñòî÷íèê òåïëîòû  îêåàí. Âàæíûé âûâîä,
ê êîòîðîìó ïðèøåë Êàðíî, ñîñòîÿë â òîì, ÷òî ïðè ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðå òåï-
ëîòó íåëüçÿ èçâëå÷ü èç åå èñòî÷íèêà è, ñëåäîâàòåëüíî, âå÷íûé äâèãàòåëü âòîðîãî
ðîäà íåâîçìîæåí. Çàìåòèì, ÷òî îáðàòíûé ïðîöåññ  ïîëíîå ïðåâðàùåíèå ðàáîòû â
òåïëîòó  âïîëíå âîçìîæíî îñóùåñòâèòü, íàïðèìåð, ñ ïîìîùüþ òðåíèÿ.
   Êàê óæå óïîìèíàëîñü, âòîðîé çàêîí òåðìîäèíàìèêè áûë íåçàâèñèìî ïîñòóëè-
ðîâàí Êëàóçèóñîì è Òîìñîíîì. Îíè äàëè ðàçëè÷íûå, íî, êàê ïîòîì âûÿñíèëîñü,
ýêâèâàëåíòíûå ôîðìóëèðîâêè ýòîãî ôóíäàìåíòàëüíîãî çàêîíà:
   •                         íåâîçìîæåí ïðîöåññ, åäèíñòâåííûì ðåçóëü-
       Ôîðìóëèðîâêà Êëàóçèóñà:
       òàòîì êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ ïåðåäà÷à òåïëîòû îò õîëîäíîãî òåëà ê ãî-
       ðÿ÷åìó.
   •                       íåâîçìîæåí öèêëè÷åñêèé ïðîöåññ, åäèíñòâåí-
       Ôîðìóëèðîâêà Òîìñîíà:
       íûì ðåçóëüòàòîì êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ ñîâåðøåíèå ðàáîòû çà ñ÷åò îõëà-
       æäåíèÿ îäíîãî òåëà.
 îáåèõ ôîðìóëèðîâêàõ âàæíîå çíà÷åíèå èìåþò ñëîâà "åäèíñòâåííûì ðåçóëüòà-
òîì". Íàïðèìåð, â õîëîäèëüíîé ìàøèíå (ñì. óïðàæíåíèå 2.2.) òåïëîòà ïåðåäàåòñÿ
îò õîëîäíîãî òåëà ê ãîðÿ÷åìó, íî ýòî íå åäèíñòâåííûé ðåçóëüòàò ïðîöåññà; âíåøíè-
ìè ñèëàìè ñîâåðøàåòñÿ ðàáîòà.
   Óáåäèìñÿ â òîì, ÷òî ïðèâåäåííûå âûøå ôîðìóëèðîâêè âòîðîãî çàêîíà òåðìîäè-
íàìèêè ýêâèâàëåíòíû. Äëÿ ýòîãî ïîêàæåì, ÷òî èç îòðèöàíèÿ îäíîé ôîðìóëèðîâêè
ñëåäóåò îòðèöàíèå äðóãîé.
   Ïðåäïîëîæèì ñíà÷àëà, ÷òî ïðîöåññ Òîìñîíà âîçìîæåí. Òîãäà, èñïîëüçóÿ ýòîò
ïðîöåññ, èçâëå÷åì èç õîëîäíîãî èñòî÷íèêà íåêîòîðîå êîëè÷åñòâî òåïëîòû Q è ïîë-
íîñòüþ ïðåâðàòèì åãî â ðàáîòó, íàïðèìåð, ïîäíèìåì ãðóç, íå ïðîèçâîäÿ áîëüøå
íèêàêèõ èçìåíåíèé â ñîñòîÿíèè îêðóæàþùèõ òåë. Òåïåðü ïîòåíöèàëüíóþ ýíåð-
ãèþ ãðóçà ìîæíî ïîëíîñòüþ ïðåâðàòèòü â òåïëîòó ñ ïîìîùüþ òðåíèÿ è ïåðåäàòü
åå òåëó, áîëåå íàãðåòîìó, ÷åì èñòî÷íèê. Òàêèì îáðàçîì, ìû îñóùåñòâèëè ïðîöåññ
Êëàóçèóñà, ò.å. ïåðåäàëè òåïëîòó îò õîëîäíîãî òåëà ãîðÿ÷åìó, íå ïðîèçâîäÿ áîëüøå
íèêàêèõ èçìåíåíèé â îêðóæàþùèõ òåëàõ.
   Ïðåäïîëîæèì òåïåðü, ÷òî ïðîöåññ Êëàóçèóñà âîçìîæåí. Òîãäà, âçÿâ êàêîé-
íèáóäü òåïëîâîé äâèãàòåëü, ïðîèçâåäåì öèêëè÷åñêèé ïðîöåññ, â êîòîðîì ðàáî÷åå
òåëî ïîëó÷èò îò íàãðåâàòåëÿ òåïëîòó Qíàãð è îòäàñò õîëîäèëüíèêó òåïëîòó Qõîë ,
ñîâåðøèâ ïðè ýòîì ðàáîòó A = Qíàãð − Qõîë . Çàòåì ñ ïîìîùüþ ïðîöåññà Êëàóçèóñà
(ìû ïðåäïîëîæèëè, ÷òî îí âîçìîæåí), âåðíåì Qõîë íàãðåâàòåëþ. Åäèíñòâåííûì
ðåçóëüòàòîì âñåõ ýòèõ äåéñòâèé ÿâëÿåòñÿ ñîâåðøåíèå ðàáîòû A çà ñ÷åò òåïëîòû
Qíàãð − Qõîë , ïîëó÷åííîé îò íàãðåâàòåëÿ. Òàêèì îáðàçîì, ìû îñóùåñòâèëè ïðîöåññ
Òîìñîíà.
   Èìååòñÿ åùå íåñêîëüêî ýêâèâàëåíòíûõ ôîðìóëèðîâîê âòîðîãî çàêîíà òåðìîäè-
íàìèêè. Íåìíîãî ïîçæå ìû îáñóäèì îäíó èç íèõ, êîòîðàÿ, ïî-âèäèìîìó, ÿâëÿåòñÿ
íàèáîëåå ýêîíîìíîé è ãëóáîêîé ïî ñìûñëó. Íî äëÿ ýòîãî íàì ïîòðåáóþòñÿ äîïîë-
íèòåëüíûå ñâåäåíèÿ î ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ïðîöåññàõ.

                                      32