Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 34 стр.

4.2.   Îáðàòèìûå è íåîáðàòèìûå ïðîöåññû

 ãëàâå 1 ìû ââåëè ïîíÿòèÿ ðàâíîâåñíûõ (êâàçèñòàòè÷åñêèõ) è íåðàâíîâåñíûõ ïðî-
öåññîâ. Ìîæíî, îäíàêî, ââåñòè è äðóãóþ êëàññèôèêàöèþ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ïðî-
öåññîâ, âàæíóþ äëÿ ïîíèìàíèÿ âòîðîãî çàêîíà òåðìîäèíàìèêè.
    Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ñèñòåìà â ðåçóëüòàòå íåêîòîðîãî ïðîöåññà ïåðåõîäèò èç ñî-
ñòîÿíèÿ 1 â äðóãîå ñîñòîÿíèå 2. Åñëè ïîñëå ýòîãî ñèñòåìó ìîæíî âåðíóòü õîòÿ áû
îäíèì ñïîñîáîì â èñõîäíîå ñîñòîÿíèå 1, íå ïðîèçâîäÿ â îñòàëüíûõ òåëàõ íèêàêèõ
èçìåíåíèé, òî áóäåì íàçûâàòü ïðîöåññ îáðàòèìûì. Åñëè ýòî íåâîçìîæíî ñäåëàòü,
òî ïðîöåññ íàçûâàåòñÿ íåîáðàòèìûì. Õàðàêòåðíûì ïðèìåðîì íåîáðàòèìîãî ïðî-
öåññà ñëóæèò ïåðåäà÷à òåïëà îò áîëåå íàãðåòîãî òåëà ê ìåíåå íàãðåòîìó ïðè èõ
òåïëîâîì êîíòàêòå. Òî, ÷òî òàêîé ïðîöåññ íåîáðàòèì, ñëåäóåò íåïîñðåäñòâåííî èç
âòîðîãî çàêîíà òåðìîäèíàìèêè â ôîðìóëèðîâêå Êëàóçèóñà (äîêàæèòå ýòî ñàìè).
Íåîáðàòèìûì ÿâëÿåòñÿ òàêæå ëþáîé ïðîöåññ óñòàíîâëåíèÿ ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ
â èçîëèðîâàííîé ñèñòåìå. Ñóùåñòâóþò ëè îáðàòèìûå ïðîöåññû? Ñòðîãî ãîâîðÿ,
íåò; âñå ðåàëüíûå ïðîöåññû ÿâëÿþòñÿ íåîáðàòèìûìè. Ýòîò ôàêò òåñíî ñâÿçàí ñ
òåì, ÷òî, êàê ìû ãîâîðèì, âðåìÿ òå÷åò â îäíó ñòîðîíó. Ñóùåñòâóþò, îäíàêî, ìàê-
ðîñêîïè÷åñêèå ïðîöåññû, î÷åíü áëèçêèå ê îáðàòèìûì.  ÷àñòíîñòè, ðàâíîâåñíûé
(êâàçèñòàòè÷åñêèé) ïðîöåññ ÿâëÿåòñÿ îáðàòèìûì. ×òîáû äîêàçàòü ýòî, íàïîìíèì,
÷òî â êâàçèñòàòè÷åñêîì ïðîöåññå âíåøíèå ïàðàìåòðû èçìåíÿþòñÿ íàñòîëüêî ìåä-
ëåííî, ÷òî ñèñòåìà â êàæäûé ìîìåíò íàõîäèòñÿ â ðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè è çíà÷åíèÿ
åå âíóòðåííèõ ïàðàìåòðîâ îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿþòñÿ çíà÷åíèÿìè âíåøíèõ ïàðàìåò-
ðîâ. Òàêèì îáðàçîì, åñëè ïðîèçîøåë êâàçèñòàòè÷åñêèé ïðîöåññ è ñèñòåìà ïåðåøëà
èç ñîñòîÿíèÿ 1 â ñîñòîÿíèå 2, òî ñèñòåìó ìîæíî âåðíóòü â èñõîäíîå ñîñòîÿíèå, èçìå-
íÿÿ çíà÷åíèÿ âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ â îáðàòíîì ïîðÿäêå. Íàïðèìåð, ìåäëåííî ñæàâ
ãàç, ìîæíî âåðíóòü åãî â èñõîäíîå ñîñòîÿíèå â ðåçóëüòàòå ìåäëåííîãî ðàñøèðåíèÿ.
Îáðàòèì âíèìàíèå íå òî, ÷òî êàê â ïðÿìîì, òàê è â îáðàòíîì êâàçèñòàòè÷åñêîì
ïðîöåññå ñèñòåìà ïðîõîäèò ÷åðåç îäíè è òå æå ïðîìåæóòî÷íûå ñîñòîÿíèÿ.
    Èç ñêàçàííîãî âûøå ÿñíî, ÷òî îáðàòèìûé ïðîöåññ ÿâëÿåòñÿ èäåàëèçèðîâàí-
íûì ïðîöåññîì, òàê êàê, ñòðîãî ãîâîðÿ, îí äîëæåí ïðîèñõîäèòü áåñêîíå÷íî ìåä-
ëåííî.

4.3.   Êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ îáðàòèìîãî öèêëà

 ýòîì ïàðàãðàôå ìû ïðèìåíèì âòîðîé çàêîí òåðìîäèíàìèêè ê àíàëèçó öèêëè÷å-
ñêèõ ïðîöåññîâ. Âîïðîñû, êîòîðûìè ìû çàéìåìñÿ, èìåþò èñêëþ÷èòåëüíî âàæíîå
çíà÷åíèå äëÿ òåõíèêè, ïîñêîëüêó íà öèêëè÷åñêèõ ïðîöåññàõ îñíîâàíà ðàáîòà âñåõ
òåïëîâûõ äâèãàòåëåé è õîëîäèëüíûõ ìàøèí.
   Ðàññìîòðèì äâå öèêëè÷åñêèå òåïëîâûå ìàøèíû26 , ðàáîòàþùèå â îäèíàêîâûõ
âíåøíèõ óñëîâèÿõ, ò.å. èìåþùèå îäèíàêîâûå òåïëîâûå ðåçåðâóàðû  íàãðåâàòå-
ëè è õîëîäèëüíèêè. Ìû áóäåì íàçûâàòü òåïëîâóþ ìàøèíó îáðàòèìîé, åñëè â
íåé èñïîëüçóåòñÿ îáðàòèìûé ðàáî÷èé öèêë.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå òåïëîâàÿ ìàøèíà
 26 Òåðìèí"òåïëîâàÿ ìàøèíà" îáúåäèíÿåò äâà òåðìèíà  "òåïëîâîé äâèãàòåëü" è
"õîëîäèëüíàÿ ìàøèíà". Ëþáîé òåïëîâîé äâèãàòåëü ìîæíî ïðåâðàòèòü â õîëîäèëü-
íóþ ìàøèíó, çàïóñòèâ ðàáî÷èé öèêë â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè.


                                       33