Первый закон термодинамики характеризует энергетические балансы и позволяет вычислить тепловые эффекты химических реакций при стандартных условиях (закон Гесса) и при любой температуре (закон Кирхгоффа).
Но он не отвечает на вопрос о возможности самопроизвольного протекания того или иного процесса.
Второй закон термодинамики основывается па закономерностях, по которым можно находить направление процесса и определять условия, при которых возможны те или иные процессы.
Второй закон термодинамики, так же как и первый, с постулатом. Он сформулирован па основе многовекового человеческого опыта. Его можно обосновать методами статистической термодинамики. Сфера применения этого закона ограничена:. Другое для макросистем. состоящих из большого числа частиц.
Второй закон термодинамики имеет важное значение для химии и различных технологий. Он устанавливает возможность, направление и предел протекания самопроизвольных процессов.
Термодинамические параметры разделяют па интенсивные и экстенсивные.
Интенсивные величины не зависят от количества вещества или массы системы и при взаимодействии системы они направляются к выравниванию - температура и давление.
Экстенсивные - пропорциональные количеству вещества и при взаимодействии системы они добавляются - объем, масса, теплоемкость.
Самовольно могут происходить только такие процессы, вследствие которых выравниваются те или иные факторы интенсивности. Равновесии соответствуют одинаковые значения фактора интенсивности в каждой части системы.
Для самопроизвольного протекания процесса должны быть созданы условия, способствующие такому выравниванию. Например, для теплообмена нужны разные температуры в разных частях системы или в системе и окружающей среде. В реальных процессах преимущественно выравниваются не один, а несколько факторе в и интенсивности.
М.В. Ломоносов (1749), а позже Р. Клаузиус (1850) сформулировали второй закон термодинамики: «Теплота не может самопроизвольно переходить от холодного тела к горячему». Процессы могут самовольно происходить только в направлении, которое приводит к выравниванию факторов интенсивности - теплота может переходить от горячего тела к холодному, газ может расширяться только с одновременным снижением давления, электрический ток протекает от высшего потенциала к низшему и т.д..
В. Кельвин (1851) предложил другое определение второго закона: «Невозможно создать печной двигатель второго рода, т.е. невозможно построить машину, которая периодически действовала только за счет вычитания теплоты от теплового резервуара".
Практически превращать теплоту па работу можно лишь частично и тогда, когда в источнике с теплота высокого потенциала. Если бы не было этого ограничения или если можно превращать па работу теплоту какого-либо потенциала, человечество могло бы использовать как источник энергии теплоты морей и океанов.
На практике встречаются процессы, когда нужно передать теплоту от менее нагретых тел к более нагретым. Такой процесс осуществляется в холодильных машинах, где тепловая энергия отбирается от охлаждающих тел и отводится в окружающее пространство с более высокой температурой. Чтобы осуществить такой процесс, нужно израсходовать энергию.
Загрузка...