Вторият закон на термодинамиката

В старите дни се забелязваше редовността на разпределението на топлината: топлината може спонтанно да се прехвърля от отопляемо тяло с по-висока температура към по-малко загрята. Вторият Закон за термодинамиката, обясняващ този процес, беше открит експериментално. За първи път същността му е изложена през 1824 г. от С. Карно, френски инженер, който определя как и при какви условия огънят преминава към полезна работа в автомобилите на онова време. В средата на XIX век, въз основа на това, германският учен Рудолф Клаузий формулира правило, което сега е известно като вторият закон на термодинамиката. Същността му е, че топлината никога не преминава към по-топло тяло от по-малко загрята спонтанно, тоест преходът на топлина към тяло с по-висока температура трябва да бъде компенсирано от външно захранване. Пример за това е хладилното устройство. По-късно W. Thomson и няколко други учени уточняват формулировката на този закон.

Този принцип се разбира още по-широко, отколкото при лечението на Рудолф Клаузий. Вземете например, превръщането на работата в топлина. Тя може да бъде произведена силата на триене. В същото време работата се прехвърля на топлина напълно, без никакви допълнителни усилия и компенсация. Обратната трансформация не е възможна само по себе си. Трансферът на топлина към работата е вече изкуствен процес, т.е. изисква специални, изкуствено организирани условия.

Като цяло, вторият закон за термодинамиката формулира принципите на курса и посоката на естествените процеси. Изхождайки от него, е възможно да се обясни функционирането на редица устройства. Например, топлинни двигатели Те работят за сметка на температурната разлика, благодарение на която топлината преминава от нагрятата част към студената част - от радиатора към радиатора. И в този случай ефективността на устройството не може да бъде 100%. Това означава, че не всички топлина се превръща в работа, но само част от нея. Това отчасти може да обясни какво да създадете perpetuum mobile (от втория вид) е по принцип невъзможно. С други думи, устройство, което напълно и без каквото и да е компенсация ще се превърне в топлина в работата никога няма да бъде изобретен. Изхождайки от всичко това, учените R. Clausius и W. Thompson определят формулировката на втория Закона за термодинамиката. На първо място, спонтанната топлина не може да премине от по-малко топло към топло тяло, второ, не цялата топлина, изпратена от радиатора към радиатора, отива в полезна работа, но само част от нея. Съществуват и няколко подобни формулировки, които като цяло са отражение на горното. Преминавайки от топлообменното устройство към топлинния приемник, енергията не изчезва никъде, затова законът за запазване на общото количество енергия не противоречи на втория закон на термодинамиката. Неговото определение е разработено от няколко учени и се състои от няколко основни теми, които се разглеждат в тази статия.

Процесите, които са свързани с трансформацията на енергията, могат спонтанно да се извършват само ако енергията от концентрираната форма премина през разпръснатия. Една от най-важните способности, характерна за хората, както и за биосферата, екосистемите - е способността за ниска ентропия. Последният термин се отнася до съотношението на количеството топлина към температурната стойност, е вид мярка на хаоса и е свързано със загубата на способността на която и да е система да изпълнява определена задача - като обема на системата или нейните енергийни промени, ентропията намалява.

През 1865 г. Р. Клаузий накрая формулира втория закон за термодинамиката. Ентропията, по своята дефиниция, се увеличава, когато се появят спонтанни процеси във всяка затворена неравновесна система.

Вторият закон за термодинамиката подчинява така наречения принцип на екологичните пирамиди - освен това той е източникът на Закона за Линдеман, който обяснява принципите на енергийно разпространение в екосистемата. Тя показва еднопосочната (невъзстановимост) на спонтанните процеси, които се срещат в природата. В съответствие с това енергията се превръща в топлина и топлината се прехвърля към охладилото тяло от загрятата, което води до изравняване на температурите на ниско ниво, чиято последица е прекратяването на всички форми на движение на материята, или т.нар. "Топлинна смърт". Ако говорим на ясен и прост език, тогава същността на втория закон на термодинамиката е следното: всички спонтанни, естествени процеси водят до хаос, деградация. Това може да се обясни в този пример: ако къщата е оставена в продължение на много години без собственик, тя постепенно ще намалее, колапс.