12. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Второе начало термодинамики в формулировке Клаузиуса и Кельвина. Круговые процессы. Тепловые машины. Теоремы Карно.

В наиболее общем виде этот з-н мб выражен так: “Любой реальный самопроизвольный процесс явл. необратимым”. Любые другие формулировки явл. частными случаями этой. Первое определение второго з-на термодинамики было дано в 1850 г. Рудольфом Клаузиусом: “Невозможен процесс, единственным конечным результатом которого была бы передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому”.В 1851 г. У. Томсон (лорд Кельвин) предложил другую формулировку этого з-на (постулат Кельвина): “Невозможно осуществить круговой процесс, единственным результатом кот. было бы превращение в работу теплоты отнятой у какого либо теплового резервуара, без всяких изменений в других телах”. Тепловая машина – периодически действующ механизм, кот. соверш-ет полезную для человека работу периодически возращаясь в первонач-е сост-е. Т.к. обратимых процессов не сущ., то это можно сделать при циклических процессах. Полезная работа –работа заключённая внутри цикла. На основании использ-я ид-го газа в качестве рабочего в-ва можно организовать цикл Карно ид-й тепл-й машины. Цикл Карно осн-н на исп-нии 2х изотермических и 2х адиабатных процессов.

1ЭТАП. Изотермическое расширение T₁=const , т.к. при расширении давление умен-тся и температура должна падать, то чтобы остаться на изотерме надо подводить кол-во тепла к с-ме от нагревателя. Нагревателем в двигателе явл-тся эн-гия выдел-мая в процессе взрыва горючей смеси. В живом организме это эн-гия выд-тся в рез-те гидролиза АТМ-расщепления.

2 ЭТАП. Адиабатическое расширение dQ=0. Газ как бы по инертности за счёт запаса внутр-й эн-гии соврш-ет работу. dA=-dU; .

3 ЭТАП. Изотермическое сжатие T₂=const - отрицательная. При сжатии давл-е увеличив-тся и температура должна возраст-ть чтобы этого не происх-ло и мы оставались на изотерме надо отводить кол-во δQ₂ к холодильнику. И для тепл-й машины и для живых организмов это окруж-я среда. A₃=δQ₂.

4 ЭТАП. Адиабатическое сжатие: dQ=0, dA=+dU, т.к. над с-мой соверш-тся работа . Посчитаем полезную работу A_полез=А₁+А₂+А₃+А₄. А_полез=А₁+А₃, А_полез=δQ₁-δQ₂-2 начало термодинамики (разность тепла полученного от нагревателя и отданного холодильнику).Невозможно создать периодичски действ-щий механизм, кот-й всё сообщаемое тепло расходует на соверш-е работы – усл-е невозможности созд-я вечного двигателя II рода. - кпд ральной тепловой маш-ны. М/оценить кпд теорет-кое ид-ной тепл-й маш-ны η=(Т₁-Т₂)/Т₁. Приведенные выше рассуждения позволяют перейти к формулировке первой второй теорем Карно. Их можно сформулировать в виде двух следующих утверждений:

1. Коэфф. полезного действия любой обратимой тепловой машины, работающей по циклу Карно, не зависит от природы рабочего тела и устройства машины, а явл. ф-цией только температуры нагревателя T₁ и холодильника T₂: η_обр=1-Ф(Т₁,Т₂)

2. Коэффициент полезного действия любой тепловой машины, работающей по необратимому циклу, меньше коэффициента полезного действия машины с обратимым циклом Карно, при условии равенства температур их нагревателей и холодильников:η_необр<η_обр