2740389830

179

lVyklad z fizyki, Piotr Posmykiewicz

^WYKŁAD XIV|

Druga zasada termodynamiki.

Często naszym zadaniem jest zastosowanie zasady zachowania energii. Jednak, zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki, energia jest zawsze zachowana. Co w takim razie znaczy zachować energię, jeżeli całkowita energia wszechświata nie ulega zmianie bez względu jakie czynności wykonujemy. Pierwsza zasada termodynamiki nie mówi nam wszystkiego o energii. Energia jest zawsze zachowana, ale niektóre formy energii są bardziej przydatne od innych. Druga zasada termodynamiki mówi nam o prawdopodobieństwie zastosowania danej formy energii do celów praktycznych. Na przykład, łatwo jest przekształcić energię mechaniczną w ciepło, ale niemożliwe jest zmniejszyć energię wewnętrzną układu i przekształcić ją całkowicie w pracę mechaniczną bez dodatkowych zmian w układzie. Ten fakt doświadczalny jest treścią drugiej zasady termodynamiki.

Niemożliwa jest przemiana, której jedynym wynikiem byłaby zamiana na pracę ciepła pobranego ze źródła mającego wszędzie tę samą temperaturę Druga zasada termodynamiki w sformułowaniu Kefoina

Zostanie podanych jeszcze kilka innych równoważnych sformułowań drugiej zasady termodynamiki.

Typowym przykładem przekształcenia energii mechanicznej w ciepło jest ruch, w którym występują siły tarcia. Na przykład, jeżeli klocek ślizga się po chropowatej powierzchni stołu, to początkowa energia mechaniczna ( kinetyczna ) klocka jest zamieniana na ciepło, a rezultatem tego jest wzrost temperatury ciała i stołu. Odwrotny proces, oczywiście, nigdy nie wystąpi - klocek i stół nie ulegną samoistnemu ochłodzeniu, a klocek w wyniku przekazania mu tej energii zacznie się ślizgać! Jednak nawet takie nieprawdopodobne zachowanie nie narusza prawa zachowania energii ( pierwszej zasady termodynamiki ). Takie zachowanie naruszyło by drugą zasadę termodynamiki. Nie ma zatem symetrii w roli jaką odgrywają praca i ciepło, ale nie wynika to z pierwszej zasady. Ten brak symetrii wynika z faktu, że niektóre procesy są nieodwracalne.

Procesy nieodwracalne mogą mieć różną postać, ale wszystkie mają związek z drugą zasadą termodynamiki. Na przykład przewodzenie ciepła jest procesem nieodwracalnym.