ФИЗИКА Модуль 2 Молекулярная физика и термодинамика Федеральное агентство по образованию

Федеральное агентство по образованию
УГТУ-УПИ
ФИЗИКА Модуль 2
Молекулярная физика и термодинамика
Лекция
Второе начало термодинамики
Лекционная презентация
Ф.А. Сидоренко
Научный редактор –
профессор, доктор физико-математических наук А.А.Повзнер
Екатеринбург
2007
Цель
• Привести формулировки второго начала
термодинамики. Обсудить особенности этого
физического закона
• Рассмотреть с помощью II начала проблему
КПД идеальной тепловой машины
2
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика
II начало термодинамики
При
самопроизвольных
процессах
энтропия
системы
может
только
возрастать
S  0
3
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика
Особенности закона
• Применимость только к большим и
замкнутым системам
• Вероятностный характер II начала
термодинамики
4
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика
Другие формулировки второго начала
http://fizmir.org/bestsoft/3_12.htm
У. Томсон (лорд Кельвин) :
В циклически действующей
тепловой машине невозможен
процесс, единственным
результатом которого было бы
преобразование в механическую
работу всего количества теплоты,
полученного от единственного
теплового резервуара
Р. Клаузиус :
Невозможен процесс,
единственным результатом
которого была бы передача
энергии путем теплообмена от
тела с низкой температурой к
телу с более высокой
температурой
5
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика
Тепловая машина
нагреватель
Рабочее
тело
Термодинамический цикл
тепловой машины
холодильник
http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/texthtml/ch3_1_text.htm
6
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика
Различные циклы работы тепловой машины
Термодинамический цикл
двигателя внутреннего
сгорания
Термодинамический
цикл прямоточного
воздушно-реактивного
двигателя
http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/texthtml/ch3_1_text.htm
7
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика
Холодильная машина
Тепловой
резервуар
Охлаждаемое
тело
http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/texthtml/ch3_1_text.htm
8
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика
Идеальная тепловая машина
http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/images/image3_7.jpg
НАГРЕВАТЕЛЬ
Т1
Q1
РАБОЧЕЕ ТЕЛО
А
Q’2
ХОЛОДИЛЬНИК
Т2
В 1824 году французский физик и военный
инженер Никола Леонард Сади Карно (1796
- 1832) опубликовал свою работу
"Размышления о движущей силе огня и о
машинах, способных развивать эту силу“…
9
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика
КПД идеальной тепловой машины
Q1
Q2'
Q1 Q2'
S 
0
0

0
T1
T2
T1 T2
A


Q1
'
Q1  Q2
Q1
Q1
T1

'
Q2 T2
T1  T2

T1
10
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика
Итоги
• Приведены формулировки второго начала
термодинамики
• Особенности закона: применимость к
большой и замкнутой системе;
вероятностный характер закона
• КПД идеальной тепловой машины равен
T1  T2

T1
11
Физика. Модуль 2– Молекулярная физика и термодинамика