Термодинамиканың екінші бастамасы
Термодинамиканың бірінші бастамасы бойынша энергия сақталады. Энергияның сақталу заңы орындалатын, бІрақ табиғатта бақыланбайтын коптеген процестерді кездестіруге болады. Мысалы, ыстық денені салқын денемен жанастырсақ, онда жылу әрқашанда ыстық денеден салқын денеге өтеді. керісінше ешуақытта да болмайды. Егер де жылу салқын денеден ыстық де-неге өткен жағдайда да энергия сақталған болар еді, бірақ мұндай процесс тіптен мүмкін емес.
Процестердің қайтымсыздығын түсіндіру үшін ғалымдар откен ғасырдың екінші жартысында термодинамиканың екінші бастамасы деп аталатын жаңа заңды түжырымдады. Бүл заң бойынша табиғатта қандай про-цестердің мүмкін, ал қандай процестердің мүмкін болмайтындығын айтып беруге болады. Термодинамиканың екінші бастамасын бірнеше түрде түжы-рымдауға болады, олардың барлығы да озара эквивалентті, тең баламалы. Ондай тұжырымдамалардаң біреулн Р. Ю . Э . Клаузиус (1822-1888) берді: табиғи жагдайларда жылу ыстық денеден салқыи денеге өтеді, ал салқын денедеп ыстық денеге жылу өз бетімен берілімейді.
Қайтымды Карно циклі, жылулық пәк
Карно циклы екі изотермиядан 1-2 және 3-4 және екі адиабаттан 2-3 және 4-1 тұрады.
1-2 жолының жылуберуші тұрақты температураға T1, мөлшерлі жылулық (q1) жеткізіледі, 3-4 жолымен (q2) жылулық T2 тұрақты температурасымен жылу алмастырушыға алып кетіледі.
Kepi Карно циклын іске асыру үшін, барлығы екі жылулық көзі қажет - жылу беруші және жылу қабылдағыш.
Изотермиялық процесстегі, меншікті жылулық мөлшері q1 формулаға сәйкес жазылады:
q1 = RT1 ln(V2/V1)
q2 = RT2 ln(V3/V4)
Бұл теңдеуден 2-3 адиабаттар үшін табамыз:
T2/T1 = (V2/V3)k-1
Ал, теңдеу 4-1 адиабаттар үшін:
T2/T1 = (V1/V4)k-1
Бұдан, V2/V1 = V1/V4 немесе V2/V1 = V3/V4
Жылудинамикасының бірінші заңына сәйкес, алынған l меншікті жұмыс эквивалентті, яғни q1 - q2 = l, ал формулалар Карно пропорциясы деп аталуымен анықталады:
q1/T2 = q2/T2
Бұдан
l = q1(1 - q2/q1) = q1(1-T2/T1).
Сондықтан, жоғарыдағы формулаға сәйкес, Карноның қайтымды циклының термиялық ПӘК:
Осыған қарағанда, Карноның қайтымды циклының термиялық ПӘК, санды мөлшерге тең болады да, жылулық көзінің абсолютты температураларының (Т1 - Т2) айырмасы, оның жылулық көзінің абсолютты температурасының ең жоғарғы температурасы Т1 қатынасына тең.
Формуладан көрінгендей, Карноның қайтымды циклының термиялық ПӘК тек қана Т1 және Т2 жылулық көзінің температурасына бағынышты және жұмыстық дененің табиғатына байланысты болмайды. Өйткені көрсетілген формула, қатынастар негізінде идеалды газдар үшін шығарылған, термиялық ПӘК-тің жұмыстық дене табиғатына бағынышсыздығы туралы дәлелдеуін, Карноның арнаулы теоремасымен пайымдайды.
Циклдың Т1 температурасы арту кезіндегі, термиялық ПӘК ұлғайуы мүмкін немесе Т2 температурасының кемуінде, яғни Т1 - Т2 температураларының ұлғаю айырмасы кезінде өтеді.
Карно теоремасы. Еркін қайтымды цикл, энтропияны күй функциясы ретінде түсіну
Бірінші теоремасы: жылулық қозғалтқыштың пайдалы әсер коэффициенті туралы теорема. Оны француз оқымыстысы Н.Л.С. Карно (1796 – 1832) тұжырымдаған (1824). Карно теоремасы бойынша Карно циклінің пайдалы әсер коэффициенті [=(T1–T2)/T1, мұндағы T1 – қыздырғыштың температурасы, T2 – суытқыштың темп-расы] жұмыстық дененің табиғатына және жылулық қозғалтқыштың құралымына тәуелді болмайды, ол тек қыздырғыш (T1) пен суытқыштың (T2) температураларымен ғана анықталады. пайдалы әсер коэффициенті термодинамиканың екінші бастамасын тұжырымдау кезінде маңызды рөл атқарды;
Екінші теорема: соққы теориясында – абсолют серпімсіз соққы кезіндегі кинетикалық энергияның кемуі жайлы теорема. Бұл теорема француз математигі Л.Н. Карноның (1753 – 1823) есімімен аталған. Ол – Н.Л.С. Карноның әкесі. Соққы кезіндегі жүйенің кинетикалық энергиясының кемуі, жүйе нүктелерінің кеміген жылдамдықпен қозғалған кезіндегі кинетикалық энергиясына тең, яғни: T0 – T1=, мұндағы және – жүйенің соққыға дейінгі және соққыдан кейінгі кинетикалық энергиялары, mі – жүйе нүктелерінің массалары, 0і және 1і – олардың соққыға дейінгі және соққыдан кейінгі жылдамдықтары, (0і –1і) айырмасы – кеміген жылдамдық деп аталады.