Други принцип термодинамике

Из пројекта Википедија

Други принцип термодинамике је статистички закон и има велику примену у свакодневном животу.

Други принцип термодинамике одређује смер топлотних процеса: топлота никада не прелази спонтано са тела које име нижу температуру на тело које има вишу температуру.

Поред смера топлотних процеса, други принцип термодинамике показује немогућност постојања перпетуум мобиле друге врсте.

Садржај

1 Дефиниције другог принципа термодинамике
2 Перпетуум мобиле друге врсте
3 Други принцип термодинамике са статистичког становишта
4 Примена другог принципа термодинамике
5 Временске стреле
6 Максвелов демон
7 Више чињеница
8 Види још
9 Литература
10 Спољашње везе

[уреди] Дефиниције другог принципа термодинамике

Постоји више дефиниција другог принципа термодинамике а најпознатија су Клаузијусово, Планково, Болманово, Карноово.

Клаузијусово начело: "Ентропија изолованог система није равнотежна, већ током времена тежи да се приближи маскималној величини".

Планково начело: Немогуће је конструисати машину са периодичним дејством која не ради ништа друго осим што подиже терет и хлади топлотни резервоар. Други закон указује нам на то, да је процес при коме се одиграва прелаз топлоте у рад (а према томе и хлађење тела које одаје топлоту) не појављује као једини резултат овог процеса, већ морају постојати и други резултати.

Карно: Највећи коефицијент корисног дејства топлотне машине не зависи од врсте тела које посредује и потпуно је одређен крајњим температурама између који ради машина.

О Болцмановој дефиницији ћемо мало касније.

[уреди] Перпетуум мобиле друге врсте

За више информација погледајте Перпетуум мобиле друге врсте.

Први принцип термодинамике оставља теоријску могућност да се сва количина топлоте претвори у рад. Ако бисмо били у могућности да конструишемо такву машину која би потпуно претворила топлоту у користан рад, а да овој машини не треба хладњак, она би била перпетуум мобиле друге врсте.

То значи да не постоји могућност претварање целокупне топлоте у користан рад без губитака енергије.

Перпетуум мобиле прве врсте и перпетуум мобиле друге врсте, међусобно се не искључују.

[уреди] Други принцип термодинамике са статистичког становишта

Прелазак изолованог термодинамичког система из мање вероватног у вероватнији облик

Лудвиг Болцман је дефинисао други принцип термодинамике са статистичког становишта:

"Изолован и препуштен самом себи термодинамички систем ће прећи из мање вероватног у вероватније стање".

Претпоставимо да имамо посуду у којој се налазе два гаса међусобно одвојена преградом (на слици фаза 1). Након уклања преграде гасови ће прећи из мање вероватног стања (на слици стање до под бројем 1) у вероватније стање (на слици стање под број 2). Значи већа је вероватноћа да ће доћи до мешања два гаса пре него да ће остати у првобитном стању. Ентропија система се повећала.

$\Delta S \ge 0$

У затвореним системима ентропија може само да расте достижући максимум у стању термодинамичке равнотеже.

[уреди] Примена другог принципа термодинамике

Клима уређај

Расхладни уређаји раде као примена другог принципа термодинамике. Клима уређаји хладе просторију на основу загревања спољашњег ваздуха.

[уреди] Временске стреле

За више информација погледајте Временске стреле.

Временске стреле дају времену смер и разликују прошлост од будућности.

Зашто не можемо да видимо како се разбијена чаша на поду сама враћа назад на сто?

Разлог лежи у другом принципу термодинамике. Током времена ентропија неког система се повећава или остаје константна, она се никада не смањује.

Постоје три временске стреле.

[уреди] Максвелов демон

За више информација погледајте Максвелов демон.

Све је заправо потекло од чувеног шкотског математичара и физичара Џејмса Клерка Максвела (1831 – 1879). Максвел је осмислио један мисаони експеримент уз помоћ кога је желео да оспори други закон термодинамике.

Прост приказ Максвеловог демона

Замислимо такође једну кутију у којој се налазе два гаса. Кутија је издељена на два дела А и Б. Кутија је преграђена и само створење (демон) која се налази на средини кутије има могућност да пропушта молекуле. Том демону дата је могућност да пропушта само брзе молекуле из дела А у део Б, и да пропушта само споре молекуле из дела Б у део А.

[уреди] Више чињеница

Ентропија свемира се стално повећава.

За црне рупе такође важи други принцип термодинамике. Ентропија у њима расте, што значи да имају температуру и извесно зрачење (Хокингово зрачење).

Економиста Николас Георгеску-Реген показао је the значај закона о ентропији у пољу економије (његов рад Закон ентропије и процеси у екномији (The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press)).