Номер 2, страница 291 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 60. Второй закон термодинамики. 10. Термодинамика. Молекулярная физика - номер 2, страница 291.

Условие.

2. Сформулируйте второй закон термодинамики.

Решение.

Решение

Второй закон термодинамики является фундаментальным законом природы, который определяет направление самопроизвольных процессов. В отличие от первого закона термодинамики, который представляет собой закон сохранения энергии, второй закон вводит понятие необратимости и устанавливает ограничения на превращение теплоты в работу. Существует несколько эквивалентных формулировок этого закона.

Формулировка Рудольфа Клаузиуса (1850 г.)

Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой. Проще говоря, тепло не может самопроизвольно перетекать от холодного к горячему. Для осуществления такого процесса (например, в холодильнике) необходимо совершить работу.

Формулировка Уильяма Томсона (лорда Кельвина) (1851 г.)

Невозможен циклический процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счёт отбора теплоты от одного источника (теплового резервуара). Эта формулировка означает невозможность создания "вечного двигателя второго рода" — машины, которая бы преобразовывала в работу 100% полученной теплоты. Любой тепловой двигатель должен иметь не только нагреватель, но и холодильник, которому отдается часть теплоты, не превращенной в работу.

Формулировка через энтропию (статистическая термодинамика)

В изолированной термодинамической системе энтропия не может убывать. Она либо возрастает (в случае необратимых процессов), либо остается постоянной (в случае обратимых процессов). Математически это выражается неравенством для изменения энтропии $ \Delta S $ изолированной системы:

$ \Delta S \ge 0 $

Энтропия является мерой неупорядоченности (хаоса) системы. Таким образом, второй закон утверждает, что любая изолированная система стремится к состоянию с максимальной энтропией, то есть к наиболее вероятному и неупорядоченному состоянию.

Ответ: Второй закон термодинамики устанавливает направление протекания самопроизвольных процессов и утверждает их необратимость. Его основные эквивалентные формулировки: 1) теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более горячему (формулировка Клаузиуса); 2) невозможно создать циклически действующий двигатель, который бы производил работу только за счет охлаждения одного теплового резервуара (формулировка Кельвина); 3) в изолированной системе энтропия (мера беспорядка) не убывает ($ \Delta S \ge 0 $).