Второе начало термодинамики. Энтропия

1. Дайте качественную формулировку второго начала термодинамики. Чем отличаются процессы превращения работы в теплоту от процессов превращения теплоты в работу?

2. Какому требованию должно удовлетворять устройство, совершающую механи­ческую работу за счет подводимого количества тепла для того, чтобы это устройство могло считаться тепловой машиной в термодинамическом смысле?

3. Можно ли назвать тепловой машиной цилиндр, наполненный газом и замкнутый поршнем, который в результате нагревания (охлаждения) газа совершает непрерывное дви­жение только в одну сторону?

4. Что называется к.п.д. тепловой машины? Чему равен к.п.д. цикла Карно, осуще­ствляемого с идеальным газом? Выведите формулу.

5. В каком соотношении находится к.п.д. тепловой машины, работаю­щей по произвольному круговому циклу, с к.п.д. машины Карно с теми же тепловыми резервуарами?

6. Какие формулировки можно дать второму закону термодинамики? Как можно доказать эквивалентность формулировок Клаузиуса и Томпсона-Планка?

7. Справедливо ли утверждение, что второй закон термоди­намики не допускает возможности полного превращения тепла в работу?

8. В чем разница "вечных двигателей" первого и второго рода?

9. Почему "осуществление" вечного двигателя второго рода было бы практически эквивалентно "построению" вечного двигателя первого рода?

10. Что можно сказать о значении к.п.д. необратимых тепловых машин по сравнению с к.п.д. обратимых машин, работающих в том же интервале температур? В чем содержание теорем Карно? Как они доказываются?

11. Что такое приведенное количество тепла? Какому условию удовлетворяют приведенные количества тепла для цикла Карно? Какому условию они удовлетворяют для произвольного кругового процесса?

12. Как записывается дифференциал энтропии dS? Является ли энтропия функцией состояния? Как записать второе начало термодинамики с помощью функции энтропии? Каковы свойства энтропии?

13. Как изменяется энтропия при обратимых и необратимых процессах? Чему равно значение dS для необратимого кругового процесса?

14. Изменяется ли энтропия при адиабатических процессах?

15. Как записывается выражение для энтропии идеального газа?

16. Как записывается основное уравнение термодинамики для равновесных процессов?

17. Как вычисляется изменение энтропии в равновесных процессах?

18. Изменяется ли энтропия идеального газа при его адиабатном расширении в пус­тоту?

19. Как с помощью второго начала термодинамики можно найти соотношение меж­ду значениями С_р и C_v для произвольного вещества? Когда значения теплоемкости С_р и C_v равны? Когда разность этих величин стремится к бесконечности?

20. Почему все процессы, сопровождающиеся механическим трением, являются не­обратимыми процессами?

21. Почему циклы всех практически осуществляемых тепловых машин необратимы?

22. Как записывается второе начало термодинамики для неравновесных процессов?

23. Каковы следствия из закона возрастания энтропии для неравновесных процессов?

24. Что происходит с энтропией системы при взаимной диффузии двух различных газов? В чем суть парадокса Гиббса?

25. Сформулируйте пределы применимости второго начала термодинамики.

Методы термодинамики

1. В чем состоит метод круговых процессов (метод циклов)?

2. Что называют термодинамическим потенциалом?

3. В чем состоит метод термодинамических потенциалов?

4. Что называют энтальпией? Каков ее физический смысл? Как записывается ее полный дифференциал?

5. Что называют свободной энергией Гельмгольца? Каков ее физический смысл? Как записывается ее полный дифференциал?

6. Что называют термодинамическим потенциалом Гиббса? Как записывается его полный дифференциал?

7. Как выражаются механические и термические характеристики (теплоемкость, модуль упругости) термодинамической системы через термодинамические (характеристические) функции и их производные?