Номер 1, страница 92 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

1. Сформулируйте второй закон термодинамики.

1. Решение

Второй закон термодинамики (или второе начало термодинамики) — это фундаментальный закон природы, который устанавливает направление протекания самопроизвольных процессов в макроскопических системах. В отличие от первого закона термодинамики (закона сохранения энергии), второй закон является законом о качестве энергии и вводит понятие энтропии, указывая на необратимость большинства процессов.

Существует несколько эквивалентных формулировок второго закона, которые дополняют друг друга:

1. Формулировка Рудольфа Клаузиуса (1850 г.):

«Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача тепла от более холодного тела к более горячему».

Это означает, что теплота самопроизвольно всегда переходит от горячих объектов к холодным, а для обратного процесса (как в холодильнике или кондиционере) требуется затратить работу.

2. Формулировка Уильяма Томсона (лорда Кельвина) и Макса Планка (1851 г.):

«Невозможен круговой процесс (цикл), единственным результатом которого было бы превращение в работу всей теплоты, полученной от одного источника (нагревателя)».

Эта формулировка запрещает существование вечного двигателя второго рода — гипотетического устройства, которое бы имело КПД, равный 100%, преобразуя всю подводимую теплоту в полезную работу. Любой реальный тепловой двигатель должен иметь не только нагреватель, но и холодильник, которому он отдает часть теплоты, не преобразованной в работу. Максимально возможный КПД теплового двигателя (КПД цикла Карно), работающего между абсолютными температурами нагревателя $T_H$ и холодильника $T_C$, ограничен величиной $\eta = 1 - \frac{T_C}{T_H}$.

3. Формулировка через энтропию (статистическая, Людвиг Больцман):

«В изолированной системе энтропия не может убывать».

Математически это выражается неравенством Клаузиуса для изолированной системы: $ΔS \ge 0$ где $S$ — энтропия системы. Равенство достигается только для обратимых (идеализированных) процессов, а для всех реальных (необратимых) процессов энтропия строго возрастает. Энтропия является мерой термодинамической вероятности состояния системы, или, проще говоря, мерой «беспорядка». Второй закон утверждает, что любая изолированная система стремится к состоянию с максимальной энтропией, то есть к наиболее вероятному, самому «беспорядочному» состоянию, которое соответствует термодинамическому равновесию.

Все эти формулировки эквивалентны и описывают один и тот же фундаментальный принцип: процессы в природе имеют определенное направление, они необратимы, и существует предел эффективности преобразования тепловой энергии в другие виды энергии.

Ответ:

Второй закон термодинамики утверждает, что в изолированной системе энтропия (мера беспорядка) не может уменьшаться, а стремится к своему максимальному значению, что соответствует состоянию равновесия. Эквивалентные формулировки гласят, что теплота не может самопроизвольно переходить от холодного тела к горячему (формулировка Клаузиуса), и невозможно создать тепловой двигатель, который бы превращал в работу всю полученную от нагревателя теплоту без потерь на холодильник (формулировка Кельвина-Планка), то есть КПД любого теплового двигателя всегда меньше 100%.