Таким образом, мы рассмотрели первую задачу, которую поставили

при начале обсуждения темы – задачу об энергетике химических реакций.

Вопрос

Второе начало термодинамики: формулировки Клаузиуса и Томсона. Свободная и связанная энергия.

Второе начало термодинамики

Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему» ^[1] (такой процесс называется процессом Клаузиуса).

Постулат Томсона (Кельвина): «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (такой процесс называется процессом Томсона).

Эквивалентность этих формулировок легко показать. В самом деле, допустим, что постулат Клаузиуса неверен, то есть существует процесс, единственным результатом которого была бы передача тепла от более холодного тела к более горячему. Тогда возьмем два тела с различной температурой (нагреватель и холодильник) и проведем несколько циклов тепловой машины, забрав тепло у нагревателя, отдав холодильнику и совершив при этом работу . После этого воспользуемся процессом Клаузиуса и вернем тепло от холодильника нагревателю. В результате получается, что мы совершили работу только за счет отъёма теплоты от нагревателя, то есть постулат Томсона тоже неверен.

С другой стороны, предположим, что неверен постулат Томсона. Тогда можно отнять часть тепла у более холодного тела и превратить в механическую работу. Эту работу можно превратить в тепло, например, с помощью трения, нагрев более горячее тело. Значит, из неверности постулата Томсона следует неверность постулата Клаузиуса.

Таким образом, постулаты Клаузиуса и Томсона эквивалентны.

Он имеет много формулировок, первую из которых дал Клаузиус в

1850 году, однако для нас будет важна такая:

Лебедев Ю.А. Лекция 8

В изолированных системах самопроизвольно протекают только

Процессы, не сопровождающиеся уменьшением энтропии.

Математически это записывается так:

dSad ≥ 0 (Здесь индекс ad означает адиабатический процесс).

Равенство нулю возможно при обратимом проведении циклических

Процессов.

Следует подчеркнуть, что действие Второго Начала термодинамики

Строго ограничено ТОЛЬКО изолированными системами. А вот понятие

Энтропии, которое породило этот закон, применимо ко всем видам

Термодинамических систем и играет важную роль в понимании хода всех

Термодинамических процессов.

И вне рамок адиабатических процессов энтропия, по физическому