Другий закон термодинаміки

Очікувані результати уроку

Під час уроку ви дізнаєтеся:

• про обмеження, які накладають закони термодинаміки на теплові процеси;
• формулювання другого закону термодинаміки;
• наслідки другого закону термодинаміки;
• формулу розрахунку ККД теплових машин;
• історію створення законів термодинаміки.

2

Перший закон термодинаміки

• Перший закон термодинаміки – закон збереження енергії - встановлює зв'язок між кількістю теплоти, отриманою тілом, зміною його внутрішньої енергії і роботою, виконаною над зовнішніми силами:

​

3

• Згідно першого закону термодинаміки енергія не може бути створена або знищена, вона переходить від однієї системи (одного тіла) до іншого або з одного виду в інший.
• Процеси, які порушують перший закон термодинаміки, ніколи не спостерігалися.

4

Перший закон термодинаміки

Процеси, заборонені �першим законом термодинаміки

5

Перший закон термодинаміки

• Перший закон термодинаміки не встановлює напряму протікання теплових процесів.
• Однак, як переконує досвід, багато теплових процесів можуть відбуватися лише в одному напрямі. Такі процеси називають необоротними.
• Прикладом необоротного процесу є передача тепла від більш нагрітого тіла до менш нагрітого.

6

Перший закон термодинаміки

• Перший закон термодинаміки не відокремлює оборотні процеси від необоротних, він просто вимагає від теплових процесів дотримання певного енергетичного балансу і не вказує, можливий такий процес чи ні.
• Напрям протікання теплових процесів встановлює другий закон термодинаміки.

7

Другий закон термодинаміки

• Другий закон термодинаміки може бути сформульований як правило заборони на деякі теплові процеси.
• У 1851 р. другий закон термодинаміки сформулював англійський фізик Вільям Кельвін.

8

Вільям Кельвін

9

(26.VI.1824–17.XII.1907)

Другий закон термодинаміки

• В циклічно діючій тепловій машині неможливий тепловий процес, єдиним результатом якого було б перетворення в механічну енергію всієї кількості теплоти, отриманої від єдиного теплового резервуару.

10

Другий закон термодинаміки

• Гіпотетичну теплову машину, в якій можливий такий процес, назвали вічним двигуном другого роду.
• В земних умовах таким двигуном могла б бути теплова машина, яка забирала б енергію вод Світового океану і повністю перетворювати її в роботу.

11

Другий закон термодинаміки

• Німецький фізик Рудольф Клаузіус дав інше формулювання другого закону термодинаміки.

​

12

Рудольф Клаузіус

13

(2.I.1822–24.VIII.1888)

Другий закон термодинаміки

• Неможливий тепловий процес, єдиним результатом якого була б передача енергії від тіла з нижчою температурою до тіла з більш високою температурою.

​

14

Процеси, допустимі першим, �але заборонені другим законом термодинаміки

15

Наслідки другого закону термодинаміки (теореми Карно)

1. ККД теплових машин, які працюють при заданих значеннях температур нагрівника і холодильника, не може бути вищим за ККД машини, яка працює по оборотному циклу Карно при тих же значеннях температур нагрівника і холодильника.

16

Наслідки другого закону термодинаміки (теореми Карно)

2. ККД теплової машини, яка працює по циклу Карно, не залежить від роду робочого тіла, а залежить лише від температури нагрівника і температури холодильника.

Таким чином, ККД машини, яка працює по циклу Карно, є максимальним.

17

Наслідки другого закону термодинаміки (теореми Карно).�ККД ідеальної теплової машини

18

Наслідки другого закону термодинаміки (теореми Карно).�ККД реальної теплової машини

19

Очікувані результати уроку

Під час уроку ви дізналися:

• про обмеження, які накладають закони термодинаміки на теплові процеси;
• формулювання другого закону термодинаміки;
• наслідки другого закону термодинаміки;
• формулу розрахунку ККД теплових машин;
• історію створення законів термодинаміки.

20

Дякую �за активну роботу.�До побачення!

21