6. Какое из начал термодинамики говорит о направлении протекания процессов? Каково же это направление?

Второй закон термодинамики. Самопроизвольные процессы в замкнутой системе всегда происходят в направлении перехода от маловероятного состояния в более вероятное.

7. Почему для человечества абсолютно бесполезна огромная энергия, заключенная в океане?

Второй закон термодинамики позволяет понять, почему нельзя использовать внутреннюю энергию морей и океанов. Для получения работы за счет этой энергии необходимо иметь столь же гигантский холодильник, который принимал бы часть этого огромного количества теплоты и при этом не нагревался сам до температуры океана. Двигатель, который мог бы совершать работу только за счет источника энергии без холодильника, получил название «вечного двигателя второго рода». Создание такого двигателя противоречит второму закону термодинамики.

8. Что такое идеальный цикл Карно? Чем определяется кпд цикла? Чем он отличается от циклов других тепловых машин?

Цикл Карно — идеальный термодинамический цикл, в котором совершается превращение теплоты в работу (или работы в теплоту). Он состоит из двух изотермических и двух адиабатических процессов. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно.

КПД тепловой машины Карно зависит только от температур нагревателя и холодильника.

Ŋ=(Qn-Qx)/Qn=(Tn-Tx)/Tn.

Ни один тепловой двигатель, работающий при двух заданных температурах, не может быть эффективнее идеального двигателя Карно. В противном случае произойдет нарушение второго начала термодинамики, поскольку такой двигатель отбирал бы тепло от менее нагретого резервуара и передавал бы его более нагретому.

9. Почему кпд идеального цикла Карно меньше единицы? Как обычно повышают кпд реальных тепловых машин?

КПД цикла Карно, произведенного с идеальным газом, определяется только температурами T1 (горячего) и T2 (холодного) источников тепла. При этом КПД тем больше, чем больше разность между T1 и T2 . КПД цикла Карно равен 1 в двух практически недостижимых случаях: когда Т1=∞ или, когда T2 =0 . Если КПД цикла равен единице, то из выражения Ŋ=(Qн-Qх)/Qн следует, что Qх=0 , т. е. все тепло Qн , полученное от горячего источника, преобразуется в работу, что запрещено вторым началом термодинамики. Следовательно, КПД никакого цикла, в том числе и цикла Карно, не может быть равен единице.

Повышение КПД двигателей за счет уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания.

10. Приведите термодинамическое и статистическое определения энтропии s.

В статистической физике —мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния.

Термодинамическая энтропия — функция состояния термодинамической системы.

Изменение энтропии термодинамической системы при обратимом процессе определяется как отношение изменения общего количества тепла ΔQ к величине абсолютной температуры T: ∆S=∆Q/T.