Номер 2, страница 93 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

2. Какие процессы являются необратимыми?

2. Решение

Необратимыми процессами в термодинамике называют процессы, которые могут самопроизвольно протекать только в одном направлении. После завершения такого процесса невозможно вернуть систему и окружающую среду в исходное состояние, не произведя при этом других изменений во Вселенной. Проще говоря, процесс нельзя "прокрутить назад" по тому же пути.

Все без исключения реальные процессы, происходящие в природе, являются необратимыми. Идеализированное понятие обратимого процесса используется в физике лишь как удобная модель для расчетов и анализа.

Причинами необратимости являются такие явления, как:

• Трение (механическое, вязкое);
• Теплообмен при наличии разности температур;
• Диффузия (смешивание газов или жидкостей);
• Неупругие деформации;
• Электрическое сопротивление.

Согласно второму началу термодинамики, любой необратимый процесс в изолированной системе приводит к увеличению ее энтропии ($S$). Энтропия является мерой беспорядка или хаотичности системы. Для любого необратимого процесса изменение энтропии Вселенной (система + окружающая среда) всегда положительно:

$ \Delta S_{вселенной} > 0 $

Примеры необратимых процессов:

1. Теплопередача от горячего тела к холодному. Тепло всегда самопроизвольно переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой. Обратный процесс (самопроизвольный переход тепла от холодного тела к горячему) никогда не наблюдается.

2. Расширение газа в пустоту (в вакуум). Если убрать перегородку, отделяющую газ от вакуумированного сосуда, газ быстро заполнит весь доступный объем. Газ никогда самопроизвольно не соберется обратно в свою исходную часть сосуда.

3. Диффузия. Если в стакан с водой капнуть чернила, частицы чернил со временем распределятся по всему объему воды из-за хаотического теплового движения. Обратный процесс, при котором все частицы чернил спонтанно соберутся в каплю, практически невозможен.

4. Трение. При движении тела с трением его механическая энергия превращается во внутреннюю энергию (теплоту), что приводит к нагреву тела и поверхности. Невозможно, чтобы это тепло самопроизвольно превратилось обратно в механическую энергию движения тела.

Ответ: Необратимые процессы — это все реальные физические процессы, которые могут протекать только в одном направлении и не могут самопроизвольно вернуться в исходное состояние через ту же последовательность промежуточных состояний. Они всегда сопровождаются увеличением суммарной энтропии системы и окружающей среды, что связано с наличием трения, теплообмена и других диссипативных явлений.