Номер 2, страница 92 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

2. Почему создать вечный двигатель второго рода невозможно?

2. Создать вечный двигатель второго рода невозможно, потому что это прямо противоречит второму закону термодинамики.

Для начала определим, что такое вечный двигатель второго рода. Это гипотетическое устройство, которое, работая циклически, способно полностью преобразовывать в механическую работу всю теплоту, полученную от единственного теплового резервуара. Такой двигатель не нарушает первый закон термодинамики (закон сохранения энергии), так как он не создает энергию из ничего, а лишь преобразует один ее вид (теплоту) в другой (работу).

Однако второй закон термодинамики накладывает фундаментальное ограничение на процессы преобразования теплоты в работу. Одна из его формулировок (постулат Кельвина) гласит: невозможен циклический процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счёт охлаждения одного теплового резервуара.

Это означает, что для работы любого реального теплового двигателя (устройства, преобразующего тепло в работу) необходимо наличие как минимум двух тепловых резервуаров с разными температурами:

1. Нагреватель (горячий резервуар с температурой $T_H$), от которого двигатель получает количество теплоты $Q_H$.

2. Холодильник (холодный резервуар с температурой $T_C$), которому двигатель обязательно должен отдать некоторое количество теплоты $Q_C$.

Только разница между полученной и отданной теплотой ($Q_H - Q_C$) может быть преобразована в полезную работу $A$. Таким образом, часть энергии неизбежно "теряется", передаваясь холодильнику. Вечный двигатель второго рода как раз и предполагает, что холодильник не нужен ($Q_C=0$), и вся полученная теплота $Q_H$ превращается в работу $A$.

Максимально возможный коэффициент полезного действия (КПД) любого теплового двигателя ограничен так называемым КПД идеального цикла Карно, который зависит только от абсолютных температур нагревателя и холодильника:

$\eta_{max} = \frac{T_H - T_C}{T_H} = 1 - \frac{T_C}{T_H}$

Как видно из формулы, КПД мог бы стать равным 100% ($\eta = 1$) только в том случае, если бы температура холодильника $T_C$ была равна абсолютному нулю ($0$ К). Однако достижение абсолютного нуля на практике невозможно согласно третьему закону термодинамики.

Следовательно, невозможность создания вечного двигателя второго рода — это не техническая проблема, которую можно решить с развитием технологий, а следствие фундаментального закона природы. Этот закон устанавливает, что теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более горячему, и для преобразования теплоты в работу в циклическом процессе всегда требуется "сброс" части тепла на более холодное тело.

Ответ: Создание вечного двигателя второго рода невозможно, так как это нарушает второй закон термодинамики. Этот закон утверждает, что для преобразования теплоты в работу в циклическом процессе необходимо наличие не одного, а как минимум двух тепловых резервуаров с разными температурами (нагревателя и холодильника). При этом часть теплоты от нагревателя обязательно должна быть передана холодильнику и не может быть полностью преобразована в работу.