Номер 2, страница 13 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 1. Развитие представлений о природе теплоты. Параграф 1.4. Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория - номер 2, страница 13.

Условие.

2. Назовите основные законы термодинамики.

Решение.

Термодинамика базируется на нескольких фундаментальных законах, называемых началами термодинамики. Традиционно выделяют три основных закона, а также предшествующее им нулевое начало.

Нулевое начало термодинамики.Этот закон устанавливает понятие теплового равновесия. Он гласит: если две системы находятся в тепловом равновесии с третьей, то они находятся в тепловом равновесии и между собой. Этот, на первый взгляд, очевидный постулат является основой для введения понятия температуры. Температура – это физическая величина, которая одинакова для всех систем, находящихся в состоянии теплового равновесия.
Ответ: Если система A находится в тепловом равновесии с системой C, и система B также находится в тепловом равновесии с системой C, то системы A и B находятся в тепловом равновесии друг с другом.

Первое начало термодинамики.Это закон сохранения энергии, примененный к термодинамическим процессам. Он утверждает, что энергия не создается и не уничтожается, а лишь переходит из одной формы в другую. Количество теплоты ($\text{Q}$), переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии ($ΔU$) и на совершение системой работы ($\text{A}$) над внешними телами. Математически это выражается формулой:
$Q = ΔU + A$
Первое начало термодинамики постулирует невозможность создания вечного двигателя первого рода, то есть устройства, которое бы совершало работу без получения энергии извне.
Ответ: Количество теплоты, сообщенное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Второе начало термодинамики.Этот закон вводит понятие энтропии и определяет направление протекания самопроизвольных процессов. Второе начало имеет несколько эквивалентных формулировок:
• Формулировка Рудольфа Клаузиуса: Теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому.
• Формулировка Уильяма Томсона (лорда Кельвина): Невозможно создать периодически действующую машину (вечный двигатель второго рода), которая совершала бы работу только за счет охлаждения одного теплового резервуара, не передавая теплоту более холодному телу.
С точки зрения статистики, второе начало утверждает, что энтропия ($\text{S}$) изолированной системы не может уменьшаться. Для обратимых процессов она остается постоянной, а для необратимых – возрастает: $ΔS \ge 0$. Таким образом, все процессы в изолированных системах стремятся к состоянию с максимальной энтропией, то есть к наиболее вероятному состоянию.
Ответ: Теплота не может самопроизвольно переходить от холодного тела к горячему; энтропия изолированной системы не может убывать.

Третье начало термодинамики.Этот закон был сформулирован Вальтером Нернстом (тепловая теорема Нернста). Он гласит, что энтропия любой системы при стремлении температуры к абсолютному нулю ($T = 0$ K) стремится к определенному конечному пределу, который не зависит от давления, объема или фазового состояния вещества. Для идеальных кристаллов эта предельная энтропия равна нулю. Из третьего начала следует принципиальная невозможность достижения температуры абсолютного нуля за конечное число термодинамических процессов.
Ответ: Энтропия идеального кристалла при температуре абсолютного нуля равна нулю; абсолютный нуль температуры недостижим.