Движение тепла

Концепция необратимости.

В основе термодинамики лежит различие между двумя типами процессов – обратимыми и необратимыми.

Обратимый процесс может идти как в прямом, так и обратном направлении, и по возвращении системы в исходное состояние не происходит никаких изменений. Любой другой процесс называется необратимым.

Известно, что законы классической механики обратимые. Термодинамика указала на существование необратимых процессов.

Первое начало термодинамики ∆U= ∆Q-A, где U – внутренняя энергия тела, ∆Q – количество теплоты, A – работа.

Изучение движения и превращения внутренней энергии составляет предмет термодинамики, а уравнение ∆U= ∆Q-A представляет собой математическую запись первого закона термодинамики, который не определяет направление протекания процессов в природе.

Величина ∆U в отличие от ∆Q и A обладает одним важным свойством: если система переходит из одного состояния в другое (конечное), то изменение ее внутренней энергии ∆U не зависит от пути, по которому совершился этот переход, т.е. величина ∆U не зависит от того, с помощью каких именно процессов (из числа возможных) система перешла из начального в конечное состояние. Значение величины ∆U определяется только начальным и конечным состояниями. Величины, которые, подобно U, обладают указанным свойством, называются функциями состояния системы.

Энтропия. Второе начало термодинамики.

Для описания разнообразных процессов, которые не противоречат первому, но не происходят самопроизвольно первого начала термодинамики недостаточно. Известно, что тепло всегда переходит от более горячего тела к более холодному. Это означает наличие закона, который разрешает одни самопроизвольные процессы, но запрещает другие. Этот закон называют вторым началом термодинамики.

Второе начало термодинамики: в природе возможны процессы, протекающие только в одном направлении – в направлении передачи тепла только от более горячих тел к менее горячим.

Энтропия (S) – физическая величина, которая сохраняется в обратимых процессах, поэтому ее можно рассматривать как функцию состояния системы.