II zasada termodynamiki

Transkrypt

1 TERMODYNAMIKA: DRUGA ZAADA TERMODYNAMIKI ą rocesy zgodne z zasadą zachowania energii, tóre nigdy nie wystęują w rzyrodzie. Przyład: długois leżący na stole Druga zasada termodynamii odowiada na ytanie, tóre rocesy są możliwe. II zasada termodynamii formułowanie Kelwina Nie istnieje roces termodynamiczny, tórego jedynym wyniiem jest obranie cieła z danego zbiornia i całowita zamiana tego cieła na racę. formułowanie -twierdzenie Clausiusa Nie istnieje roces termodynamiczny, tórego jedynym wyniiem jest obranie cieła od ciała o niższej temeraturze I rzeazanie go do ciała o wyższej temeraturze.

2 ilni Carnota może racować odwracalnie A Q H W max Q H - Q C (w roc. cylicznym U0) B D Q C C T hot Q H izolacja cielna T cold Q C izolacja cielna A-B rozrężanie izotermiczne uład obiera cieło Q H B-C rozrężanie adiabatyczne; T hot T cold ; C-D srężanie izotermiczne uład oddaje cieło Q C D-A srężanie adiabatyczne; T cold T hot

3 obrane (+) oddane (-) Dla cylu Carnota: Q H Q C T 1 T 2 Q H T 1 Q C T 2 Q 1 T 1 Q 2 T 2 0 Tw. Carnota: rzy ustalonych temeraturach zbiorniów cielnych T 1 i T 2 nie istnieje silni cielny o srawności więszej od cylu Carnota

4 Każdy roces odwracalny można arosymować złożeniem cyli Carnota. N i1 Q i T i 0 lim N N i1 Q i T i C Q T 0

5 Proces niedwracalny samorzutny (uład izolowany cielnie) dv Usuwamy ograniczenie i uład rozszerza się du 0 du Td dv dv 0 czyli Td 0 onieważ Q0 więc Td Q

6

7

8

9 Boltzmann s formula A very imortant thermodynamic concet is that of entroy. Entroy is a function of state, lie the internal energy. It measures the relative degree of order (as oosed to disorder) of the system when in this state. An understanding of the meaning of entroy thus requires some areciation of the way systems can be described microscoically. This connection between thermodynamics and statistical mechanics is enshrined in the formula due to Boltzmann and Planc: ln Ω where Ω is the number of microstates accessible to the system (the meaning of that hrase to be exlained).

10 ale ja oliczyć zmianę entroii? zmiana zależy tylo od jej wartości w stanach i uładu więc wystarczy znaleźć dowolny roces odwracalny, tóry również rzerowadzi ten uład z do soro T T, to wybieram. izotermiczny ΔU Q W 0 Q W nrtln dq T V V Q T nrln V V > 0 > 0 entroia naszego uładu WZROŁA: - nie było rzy tym zmiany entroii otoczenia, bo ściana jest adiabatyczna! - entroia naszego uładu entroia otoczenia WZROŁY więc Σ > Σ dla Wszechświata w rocesie nieodwracalnym w rocesie odwracalnym Σ Σ

11 Entroia vs nieuorządowanie rocesy samorzutne rzebiegają w ierunu zmniejszającego się orządu ( od orządu do bałaganu ) statystyczna definicja ENTROPII: B ln liczba mirostanów oszacujmy 1 liczba mirostanów, że jedna cząsta jest w objętości V 1 cv c stała roorcjonalności N ( 1 ) N dla N cząstecze N B ln( cv ) BN lncv nrln cv nrlnv + const nrln V V czyli analogicznie ja z rozwazań TD

12 III Zasada TermoDynamii zasada (hioteza) Nersta nie trywialne ytanie: czy (T0) istnieje? dla c. Carnot T T Q Q sąd wynia, że jeśli T maleje to cieło rzenoszone w roc. izotermicznym między dwoma adiabatami maleje jeśli uład odlega odwracalnemu rocesowi izotermicznemu, tóremu nie towarzyszy rzeływ cieła, to T 0 Entroia uładu w zerze bezwzględnym jest stałą uniwersalną, tórą rzyjmujemy równa zero Nie ma taiego rocesu, tóry ozwoliłby srowadzić jaiolwie uład do zera bezwzględnego w sończonej liczbie roów