1. Вечный двигатель второго рода невозможен.

2. Невозможна периодически действующая тепловая машина, единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет отнятия теплоты от некоторого источника. (Формулировка В.Томсона, 1851 г.)

Превращение теплоты в работу - это не самопроизвольный процесс, который требует для своего протекания затрат энергии в виде теплоты, передаваемой холодному источнику.

Все самопроизвольные процессы протекают от более высокого потенциала энергии к более низкому потенциалу, вплоть до состояния равновесия с окружающей средой.

Клаузиус в 1850 г. дал следующую формулировку второго закона термодинамики:

3. Теплота не может переходить сама по себе от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой.

Процессы могут протекать в направлении обратном самопроизвольному процессу только если энергия для этого черпается из окружающей среды. Например – в холодильных установках.

1.16 Основные термодинамические процессы в газах

Различают следующие основные термодинамические процессы в идеальных газах:

1. Изохорный процесс;

2. Изобарный процесс;

3. Изотермический процесс;

4. Адиабатный процесс;

5. Политропный процесс.

При исследовании термодинамического процесса в общем случае определяют такие его параметры:

а) Уравнение процесса.

б) Графики процессов в координатах и T-s.

в) Работу l, совершаемую 1 кг тела за процесс.

г) Теплоту процесса q.

д) Изменение внутренней энергии Δu и энтальпии Δh.

е) Изменение энтропии Δs.

1. Изохорный процесс ( =const)

Уравнение процесса получаем из уравнения Клапейрона:

.

Разделяя переменные и постоянные величины, получим:

или .

а) Изохорному процессу соответствует закон Шарля:

- давление газа в изохорном процессе прямо пропорционально его абсолютной температуре.

б) Графики изохорного процесса в координатах и T-s представлены на рис. 1.13. и на рис. 1.14.

Рисунок 1.13 – Изохорный процесс в координатах

Рисунок 1.14 – Изохорный процесс в T-s координатах

в) l=0;

г) ;

д) , так как и есть функции состояния и не зависят от характера процесса, то формулы для определения и будут одинаковы для всех процессов.

е) Изменение энтропии , а за процесс ;

Используя первый закон термодинамики, получим:

,

где , тогда , следовательно:

.

3. Изобарный процесс (p= const)

а) Уравнение процесса получаем из уравнения Клапейрона:

Уравнение изобарного процесса:

.

Это закон Гей-Люссака (1802 г.) - удельный объем газа в изобарном процессе прямо пропорционально его абсолютной температуре.

б) Графики изобарного процесса в координатах и T-s

Рисунок 1.15 – Изобарный процесс в и T-s координатах

в) ;

или ;

г) ;

д)

е) .

4. Изотермический процесс (Т=const)

а) Уравнение процесса получаем из уравнения уравнение Клапейрона:

.

Получили закон Бойля-Мариотта – в изотермическом процессе давление и удельный объем обратнопропорциональны друг другу:

.

б) Графики изотермического процесса в координатах и T-s

Рисунок 1.16 – Изотермический процесс в и T-s координатах

в) ;

;

г) ;

д) ;

;

е) .