Номер 2, страница 214, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Можно ли осуществить такой замкнутый процесс, при котором все подведенное к рабочему телу количество теплоты превращалось бы в механическую работу?

2. Нет, осуществить такой замкнутый (циклический) процесс, при котором все подведенное к рабочему телу количество теплоты полностью превращалось бы в механическую работу, невозможно.

Это утверждение является фундаментальным принципом природы и известно как второе начало термодинамики. Одна из его формулировок (постулат Кельвина-Планка) гласит: невозможно создать циклически действующую тепловую машину, единственным результатом работы которой было бы производство работы за счет охлаждения одного теплового резервуара.

Рассмотрим этот запрет с точки зрения законов термодинамики.

В замкнутом, или циклическом, процессе рабочее тело (например, газ в двигателе) по завершении цикла возвращается в свое первоначальное состояние. Это значит, что полное изменение его внутренней энергии за цикл равно нулю: $ \Delta U_{цикл} = 0 $.

Согласно первому началу термодинамики, $ \Delta U_{цикл} = Q_{цикл} - A_{цикл} $. Поскольку $ \Delta U_{цикл} = 0 $, то работа, совершенная за цикл, должна быть равна полному количеству теплоты, полученному рабочим телом за этот цикл: $ A_{цикл} = Q_{цикл} $

Любая реальная тепловая машина для совершения работы должна взаимодействовать как минимум с двумя телами с разными температурами: нагревателем (источником тепла с температурой $ T_H $) и холодильником (телом с более низкой температурой $ T_C $). За один цикл машина получает от нагревателя количество теплоты $ Q_H > 0 $ и неизбежно отдает холодильнику некоторое количество теплоты $ |Q_C| > 0 $.

Таким образом, полное количество теплоты за цикл равно: $ Q_{цикл} = Q_H - |Q_C| $

Соответственно, работа, совершаемая за цикл, равна: $ A_{цикл} = Q_H - |Q_C| $

Если бы все подведенное тепло $ Q_H $ превращалось в работу, это означало бы, что $ A_{цикл} = Q_H $. Подставляя это в предыдущее уравнение, мы получаем $ Q_H = Q_H - |Q_C| $, что справедливо только в случае $ |Q_C| = 0 $.

Ситуация, когда $ |Q_C| = 0 $, означает, что машина работает, получая тепло от одного-единственного источника (нагревателя) и полностью преобразуя его в работу, без отдачи тепла холодильнику. Это и есть то, что запрещено вторым началом термодинамики. Такое гипотетическое устройство называют вечным двигателем второго рода, и его создание невозможно.

Ответ: Нет, такой процесс осуществить невозможно, так как это противоречит второму началу термодинамики.