Необратимость тепловых процессов. Законы термодинамики
Если система может вернуться из конечного состояния в начальное через те же промежуточные состояния, процесс обратим; реальные процессы (трение, теплообмен) необратимы, а обратимый процесс — идеализация. Внутренняя энергия U термодинамической системы — это сумма кинетических энергий беспорядочного движения её молекул и потенциальных энергий их взаимодействия; она зависит только от состояния, поэтому в процессе важно её изменение ΔU. Первый закон (закон сохранения энергии): количество теплоты, переданное системе, идёт на увеличение внутренней энергии и на работу, совершаемую системой против внешних сил: Q = ΔU + A. Полученная теплота Q > 0, отданная Q < 0; если система совершает работу, A > 0, если работу совершают над ней, A < 0. Этот закон показывает, что вечный двигатель первого рода (дающий работу без затрат энергии) невозможен. Второй закон определяет направление процессов: по Клаузиусу — теплота не переходит сама собой от более холодного тела к более горячему; по Планку — никакой процесс не превращает теплоту полностью в работу. Поэтому вечный двигатель второго рода тоже невозможен.
Только вместе с учителем: поставьте рядом ёмкости с тёплой и холодной водой и понаблюдайте, как выравниваются температуры; объясните направление, в котором теплота переходит сама собой. Не используйте кипяток.