Термодинамиканың екінші заңы

Термодинамиканың екінші заңы

Термодинамиканың бірінші заңы табиғатта болып жатқан процестердің бағыты жөнінде ешқандай мағлүмат бермейді. Екі дене алайық та оларды бір-бірімен әсерлестірейік. (ол екі дене басқа денелермен әсерлеспейді). Бір дене Q1 жылу алды дейік, ал екінші дене —Q2 ф жылу берді делік. Сонда Q 1=-Q2 Ал жьшу қай бағытта жүреді, бірінші денеден екінші денеге беріле ме әлде екінші денеден бірінші денеге беріле ме? Бүл жөнінде термодинамиканың бірінші заңы ешнәрсе айтпайды.

Термодинамиканың екінші заңы өмірде болатын процес-тердің бағыты жөнінде мағлұмат береді. Бүл заңның негізін салған француз инженері және физигі Сади Карно. 1824 жылы ол жылудың жүмысқа айналуы туралы ғылыми еңбек жазды.

Термодинамиканың екінші бастамасына сүйене отырып, Карно мынадай теорема қорытып шығарды: барлық периодты түрде жұ-мыс істейтін жылу машиналарының ішіндегі ең тиімдісі — қыздыр-ғыш пен суытқыштыц температуралары бірдей және п. ә. к-і жо-ғары қайтымды машиналар. Олардың п. ә. к-і машинаның конст-рукциясына тәуелді емес. Карно зерттеген циклдер өте тиімді, әрі үнемді тұйық процесс болып есептеледі. Бұл цикл екі изотерма мен екі адиабатадан құралатын қайтымды тұйық процесс. Циклді жүзеге асыру үшін, жұмыстық дене термиялық түрде үлғайғанда оған тиісті мөлшерде жылу. беріп тұратын қыздырғыш және жұ-мыстық дене изотермалық түрде сығылғанда онан тиісті мелшер-де жылу алатын суытқыш болу қажет. Жүмыстык заттың үлғай-ғанда өндіретін жүмысы оң Л>0, ал сығылғанда ендіретін жұмысы теріс Л<0 болады. Жұмыстық зат ретінде идеал газдың 1 молін алып, идеал газға қатысты Карно циклін қарастырайық (57-сурет). Анықтама бойынша жылу машинасының п. ә. к-і       η=(Q1-Q2)/Q1                                  

мүндағы Q1— циклдің ішінде қыздырғыштан алынатын жылуда Q2)— цикл ішінде суытқышқа берілетін жылу.

Изотермалық процесте идеал газдың ішкі энергиясы түрақты болады (U=const), сондықтан жұмыстық дене (газ) 1-күйден 2-күйге көшкенде, яғни изотермалық үлғайғанда, (1—2) орындайтын A12 жұмысына тең болады:

Q1=A12== RT1  1n                               (90)

мұндағы ш — машинадағы идеал газдың массасы. Ал адиабаталык үлғаюда (2—3), сыртқы ортамен жылу алмасу болмай, істелген жүмыс Л23 ішкі энергияның өзгеру себебінен пайда болады:

 
А23= -

Енді суыткышқа берілетін жылу мелшері Q2 жүмыстық затты 3-күйден 4-күйге к&шіргендегі, яғни изотермалық сығылуға жүмсала-тын Л34 жұмыска тең:

=

Ең соңында адиабаталық сығылу процесі (4—1) кезіндегі жүмыс-тыц шамасы:

Түйық процесс кезінде орындалған толық жүмыс: