Втори принцип на термодинамиката

Втори принцип на термодинамиката. Ентропия. Изменение на ентропията при
термодинамичните процеси
Втори принцип на термодинамиката
Казахме, че процесите в природата са необратими и естествени – протичат спонтанно само в една
посока. Например, ако поставим в топлинен контакт две тела с различна температура, топлината ще се
предава от по-топлото към по-студеното тяло. Ако поставим в дифузионен контакт два съда с различни
газове, те ще се смесят. Обратните процеси на горепосочените не се наблюдават, въпреки че не са
забранени от първия принцип на термодинамиката (ЗЗЕ). Следователно трябва да съществува друга
забрана, свързана с посоката на естествените процеси. Такава забрана се налага от втория принцип на
термодинамиката, т.е. той определя посоката на процесите, които протичат в природата. Известни са
много различни формулировки на този принцип. Една от формулировките е на Клаузиус, според която
топлината в естествени условия преминава винаги от по-топлото към по-студеното тяло. Пренасянето
на топлина от по-студено към по-топло тяло е невъзможно от само себе си и може да се осъществи
единствено чрез външна намеса, т.е. ако върху системата се извърши работа. По друг начин можем да
формулираме втория принцип чрез резултатите, получени при разглеждане на цикъла на Карно – не е
възможно да се построи периодично действаща топлинна машина, която да превръща изцяло
топлинната енергия в механична работа. Видяхме, че винаги <1 и следователно винаги A<Q. Вторият
принцип на термодинамиката отразява качествените различия между топлинните и механичните
процеси. Извършената механична работа върху едно тяло може да се превърне изцяло в топлина, но
погълнатата от едно тяло топлина не е възможно да се превърне изцяло в работа. От формулата за
коефициента на полезно действие чрез температурите следва още, че за действието на всяка топлинна
машина е необходимо температурата на нагревателя Т1 да бъде различна и то по-голяма от тази на
охладителя Т2. Ако Т1=T2, =0. От това следва още една формулировка на втория принцип на
термодинамиката, дадена от лорд Келвин: не е възможно построяването на топлинна машина без
охладител.
Ентропия