4403041616

II Zasada podaje, podobnie jak Zasada Wzrostu Entropii, pewien wymóg, któty musi być spełniony dla każdego spontanicznego procesu w przyrodzie. Jest nim ostra nierówność 43.3. Natomiast stan rów nowagi musi spełniać warunek 43.2.

44. Konsekwencje II Zasady

1.    Różniczka zupełna energii wewnętrznej równa się

dU = -pdV + TdS

Jesi ona prawdziwa niezależnie od rodzaju przemiany, ale jedynie dla procesu odw racalnego pierwszy wyraz jesi różniczkową pracą objętościową, a drugi różniczkowym ciepłem.

W bilansie energii, któty w pewnym stopniu wyraża to rów nanie. TdS ma klasyczną postać, taką samą jak różne rodzaje pracy' (14), tj. jest w postaci iloczynu deformacji parametru ekstensywnego (dS) i intensywnej siły uogólnionej (T). Zatem temperatura może być interpretowana jako siła uogólniona odpow iadająca ciepłu.

Ponieważ dla układu zamkniętego energia wewnętrzna zależy dokładnie od dwóch parametrów stanu, stanowi to jednocześnie dowód Zasady Duhema (12).

2.    Dla procesu adiabatycznego nierówność 43.3 będzie miała postać dS > 0

Co oznacza, że entropia musi wzrastać i osiąga maksimum w stanie równowagi.

Ponieważ dla U,V,N = const, z I Zasady wynika dQ = 0. sformułow anie to jest równoważne Zasadzie Wzrostu Entropii.

Przyjmuje się często, że Wszechświat jako całość spełnia warunek U,V,N = const. Oznacza to. że

-    entropia Wszechświata cały czas rośnie (co jednak może być kwestionowane ze względu na wątpliwości co do rzeczywistych właściwości Wszechśw iata):

-    dla każdego procesu zachodzącego w układzie spełniona jest następująca nierówność

dS.._Ł.-j+ dS____■-.> 0

wynikająca z addytywności (ekstensywności) entropii.

3. Rozpatrujemy dwa układy kontaktujące się ze sobą i różniące się temperaturami - T i T. Zakładamy, że oba układy mogą przekazywać wzajemnie energię za wyjątkiem pracy (objętościowej) Oznacza to. że energia przenoszona jest jedynie na sposób ciepła. Każdy z dwóch układów spełnia warunek V,N = const, a oba razem także U = const. Dla zachodzącego procesu zachodzi zatem nierówność

dS + dS'^0

a ponieważ sumaryczna energia jest stała

dU + dU’ = 0 i powyższe równanie można zapisać jako

Jak widać, w stanie równowagi musi być spełniony warunek T = T. Dla każdego spontanicznego procesu many ostrą nierówność. Rozpatrzmy dwa przypadki:

dQ> 0 (i dU> 0) =>T< T dQ< 0(i dU<0)=*T>T

A zatem przepływ energii na sposób ciepła następuje od układu o wyższej temperaturze do układu o temperaturze niższej.