Второй закон термодинамики

Для осуществления термодинамического цикла необходимо иметь не только источник тепла (теплоотдатчик) q_подв , но и холодильник (теплоприемник) q_отв , без которого невозможен возврат рабочего тела в исходную точку. Это условие и составляет содержание второго начала термодинамики.

В то время как первый закон термодинамики характеризует процессы превращения энергии с количественной стороны, второй закон определяет качественную сторону этих процессов. Существует ряд формулировок второго начала (закона) термодинамики.

1. Теплота горячего источника в круговом процессе (цикле) не может быть полностью превращена в работу, так как часть подведенного тепла должна быть передана более холодному источнику (холодильнику).

2. Для совершения любого кругового процесса (цикла) необходимо иметь как минимум два источника тепла – горячего и холодного и, Следовательно, для этой цели в термодинамической системе необходимо наличие разности температур.

3. Любой самопроизвольный термодинамический процесс является необратимым.

4. Теплота не может сама собой переходить от более холодного тела к более нагретому (эта формулировка Клаузиуса).

5. Невозможно построить периодически действующую машину, все действие которой сводилось бы к поднятию некоторого груза и охлаждению теплового источника (формулировка Планка).

Второй закон термодинамики обычно записывается уравнением

.

Равенство в последнем уравнении возможно только для идеальных процессов.

Если процессы расширения располагаются выше процессов сжатия (), то такие циклы называются прямыми. Для них работа цикла – положительная величина. Прямые циклы осуществляются в теплоэнергетических установках. Если же процессы располагаются наоборот - обратные циклы. Здесь работа цикла – величина отрицательная. В таких циклах работа подводится извне и в результате совершения цикла превращается в тепло, т.е. здесь осуществляется перенос тепла от холодного источника к горячему. Такой цикл используется в холодильных установках и тепловых насосах.