Показано, что представление о передаче тепла при теплообмене от более тёплых тел телам менее тёплым является ошибочным, несмотря на всю очевидность этого феномена.
Второе начало термодинамики – это физический принцип, запрещающий передачу тепла от холодного тела горячему телу.
Вот что говорят корифеи.
Постулат Клаузиуса.
Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.
Постулат Томсона (Кельвина).
Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счёт охлаждения теплового резервуара.
Закон неубывания энтропии: Энтропия изолированной системы не может уменьшаться.
Формулировка Клаузиуса: Для любой квазиравновесной термодинамической системы существует однозначная функция термодинамического состояния S = S(T,X,N), называемая энтропией, такая, что её полный дифференциал ds = dQ/T.
Как видите: чем дальше в лес тем страшнее. Про энтропию забудем.
В первых двух постулатах речь идёт о круговых процессах, но… теплопередача не является круговым процессом. Тепло является энергетической характеристикой хаотического (теплового) движения структурных элементов термодинамической системы. И все из собственного опыта знают, что тепло всегда переходит от тёплого тела к холодному. Но так ли это?
Из механики хорошо известно, что при динамических взаимодействиях происходит обмен импульсами между взаимодействующими телами. Импульсы, как теплород, нельзя перелить из горячего тела в холодное – импульсами обмениваются. Поэтому оба термически взаимодействующих тела равноправны.
В процессе теплообмена, например, между двумя твёрдыми телами, происходит передача горячих импульсов из горячего тела в холодное и холодных импульсов из холодного тела в горячее. Следовательно, тепло передаётся не только от горячего тела холодному, но и, в равной степени, от холодного тела горячему, так как в каждом теле число импульсов всегда равно числу атомов.
При теплопередаче передаётся движение, т.е. импульсы движения, а импульсы в одну сторону передаваться не могут, так как они передаются при взаимодействии, как минимум, двух структурных элементов. См. третий закон Ньютона.
Скорость теплообмена между твёрдыми телами уменьшается по экспоненте. Это происходит вследствие действия нескольких факторов.
- Концентрация новых состояний (горячие для холодного тела и холодные для горячего тела) в областях тел, прилегающих к плоскости контакта, в начале теплообмена ещё мала.
- Вследствие хаотичности тепловых движений структурных элементов тел, скорость дрейфа новых состояний вглубь тел мала.
- Вследствие нарастания концентрации новых состояний в областях, прилегающих к плоскости контакта, происходит обратный обмен состояниями.
Суть второго начала заключается в том, что изолированная термодинамическая система должна подчиняться закону сохранения энергии и принципу минимума энергии положения.
Сформулируем второе начало термодинамики:
Любая изолированная термодинамическая система не может самопроизвольно изменить уровень своего состояния.
Количество просмотров публикации: -