(37) (Теория к экзамену)

2.Обратимые процессы

Обратимым называется процесс, который отвечает следующим условиям:

а) его одинаково легко можно провести в двух противо­положных направлениях;

б) в каждом из этих случаев система и окружающие ее тела проходят через одни и те же промежуточные состоя­ния;

в) после проведения прямого и обратного процесса сис­тема и окружающие ее тела возвращаются к исходному состоянию (Слайд 2).

Всякий процесс, не удовлетворяющий хотя бы одному из этих условий, является необратимым.

Обратимыми являются процессы, протекающие в системах, где действуют консервативные силы.

НЕОБРАТИМЫЙ ПРОЦЕСС

термодинамич. процесс, после к-рого система и взаимодействующие с ней системы (окружающая среда) не могут возвратиться в нач. состояние без возникновения остаточных изменений в системе или окружающей среде. Все реальные процессы, строго говоря, необратимы и в замкнутых системах сопровождаются возрастанием энтропии.

Итак, некоторые из формулировок второго начала термодинамики. 

1. Превращение, единственный конечный результат которого состоит в переводе в работу тепла, извлечённого из источника, который на всём протяжении имеет одинаковую температуру, невозможно (М. Планк).

2. Невозможно при помощи неодушевлённого материального двигателя непрерывно получать работу, только охлаждая какую-либо массу вещества ниже температуры самой холодной части окружающей среды (В. Томсон (Кельвин)).

3. Невозможно построить "вечный двигатель второго рода", то есть периодически работающую машину, которая производила бы только подъём груза за счёт охлаждения теплового резервуара (В. Оствальд). 

4. Тепло не может самопроизвольно переходить от более холодного к более тёплому телу (Р. Клаузиус).

5. Превращение механической работы в тепло может быть полным, однако обратное превращение тепла в работу обязательно должно быть неполным, поскольку всякий раз, когда количество тепла преобразуется в работу, другое количество тепла должно подвергнуться соответствующему компенсирующему изменению (М. Планк).

Эти формулировки тавтологично и строго утверждают, что энтропия есть функция состояния системы. Они повторяются в учебниках наиболее часто, хотя именно они наименее специфичны в описании отличия энтропии от переменных, описывающих поля в физике. Поэтому как аксиоматическое утверждение вместо них должна быть краткая и исчерпывающая формулировка -энтропия есть функция состояния системы. Тогда утверждения 1 - 5 теряют статус аксиом и становятся строго логически доказуемыми следствиями аксиомы о том, что энтропия есть функция состояния системы. Именно так формулирует второе начало термодинамики А. Зоммерфельд в своём классическом учебнике [6], разбивая свою формулировку на две части. 

6. Каждая термодинамическая система обладает функцией состояния, называемой энтропией. Энтропия вычисляется следующим образом. Система переводится из произвольно выбранного начального состояния в соответствующее конечное состояние через последовательность состояний равновесия;  вычисляются все подводимые при этом к системе порции тепла dQ, делятся каждая на соответствующую ей абсолютную температуру T  и все полученные таким образом значения суммируются. (Первая часть второго начала термодинамики.). При реальных (не идеальных) процессах энтропия замкнутой системы возрастает. (Вторая часть второго начала термодинамики). (А. Зоммерфельд).