- 1. Hindi maibabalik ang mga proseso sa kalikasan Nakumpleto ng: mag-aaral ng klase 10 "B" Andronova Anna
- 2. Ang hindi maibabalik ay isang proseso na hindi maaaring isagawa sa kabaligtaran na direksyon sa pamamagitan ng lahat ng parehong intermediate na estado.
- 3. Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay hindi nagbabawal sa mga prosesong hindi nangyayari sa karanasan: - pag-init ng mas mainit na katawan gamit ang mas malamig; - kusang pag-indayog ng isang palawit mula sa isang estado ng pahinga; - pagkolekta ng buhangin sa bato, atbp. Ang mga proseso sa kalikasan ay may tiyak na direksyon. Sa kabilang direksyon, hindi sila maaaring kusang dumaloy. Ang lahat ng mga proseso sa kalikasan ay hindi maibabalik.
- 4. Mga halimbawa ng hindi maibabalik na proseso Sa panahon ng diffusion, ang pagkakahanay ng mga konsentrasyon ay kusang nangyayari. Ang baligtad na proseso ay hindi kailanman magpapatuloy sa sarili nitong: ang isang halo ng mga gas, halimbawa, ay hindi kailanman kusang maghihiwalay sa mga bahagi nito.
- 5. Magbigay tayo ng isa pang halimbawa ng Oscillation ng isang pendulum na inalis sa equilibrium. Dahil sa gawain ng friction forces, bumababa ang mekanikal na enerhiya ng pendulum, at ang temperatura ng pendulum at ang nakapaligid na hangin (at samakatuwid ang kanilang panloob na enerhiya) bahagyang tumataas. Ang kabaligtaran na proseso ay masigla ring tinatanggap, kapag ang amplitude ng mga oscillations ng pendulum ay tumataas dahil sa paglamig ng mismong pendulum at kapaligiran. Ngunit ang gayong proseso ay hindi kailanman sinusunod. Ang mekanikal na enerhiya ay kusang nagbabago sa panloob na enerhiya, ngunit hindi kabaligtaran. Sa kasong ito, ang enerhiya ng iniutos na paggalaw ng katawan sa kabuuan ay na-convert sa enerhiya ng hindi maayos na thermal motion ng mga bumubuo nitong molecule.
- 6. "Ang arrow ng oras" at ang problema ng hindi maibabalik sa natural na agham Isa sa mga pangunahing problema sa klasikal na pisika sa mahabang panahon nanatili ang problema ng irreversible ng mga tunay na proseso sa kalikasan. Halos lahat ng tunay na proseso sa kalikasan ay hindi na mababawi: ito ang pamamasa ng isang pendulum, at ang ebolusyon ng isang bituin, at buhay ng tao. Ang irreversibility ng mga proseso sa kalikasan, kumbaga, ay nagtatakda ng direksyon sa axis ng oras mula sa nakaraan hanggang sa hinaharap. Ang Ingles na pisiko at astronomo na si A. Eddington ay makasagisag na tinawag ang katangiang ito ng oras na "ang arrow ng oras".
- 7. Ang pangalawang batas ng thermodynamics ay nagpapahiwatig ng direksyon ng mga posibleng pagbabagong-anyo ng enerhiya at sa gayon ay nagpapahayag ng irreversibility ng mga proseso sa kalikasan. Ito ay itinatag sa pamamagitan ng direktang paglalahat ng mga eksperimentong katotohanan.
- 8. Pormulasyon ni R. Clausius: imposibleng ilipat ang init mula sa mas malamig na sistema patungo sa mas mainit kung walang sabay-sabay na pagbabago sa parehong sistema o nakapalibot na katawan.init na kinukuha mula sa isang pinagmulan.
- 9. Rudolf Clausius (1822-1888) Si Clausius ay may pananagutan sa pangunahing gawain sa larangan ng molecular-kinetic theory ng init. Ang gawain ni Clausius ay nag-ambag sa pagpapakilala ng mga istatistikal na pamamaraan sa pisika. Si Clausius ay gumawa ng mahalagang kontribusyon sa teorya ng electrolysis.Siya ay theoretically substantiated ang Joule-Lenz batas, binuo ang teorya ng polariseysyon ng dielectrics, sa batayan kung saan siya itinatag ang relasyon sa pagitan ng permittivity at polarizability.
- 10. W. Kelvin (1824-1907) Si William Kelvin ang may-akda ng marami teoretikal na mga gawa sa physics, nag-aral siya ng phenomena agos ng kuryente, dinamikong heolohiya. Kasama ni James Joule, si Kelvin ay nagsagawa ng mga eksperimento sa paglamig ng mga gas at binuo ang teorya ng mga tunay na gas. Ipinangalan sa kanya ang absolute thermodynamic temperature scale.
- 11. Ang problema ng irreversibility ng mga proseso sa kalikasan Sa esensya lahat ng mga proseso sa macrosystems ay hindi na mababawi. Ang isang pangunahing tanong ay lumitaw: ano ang dahilan ng hindi maibabalik? Mukhang kakaiba ito kapag isinasaalang-alang mo na ang lahat ng mga batas ng mekanika ay nababaligtad sa oras. Gayunpaman, walang nakakita na, halimbawa, ang isang sirang plorera ay kusang bumabawi mula sa mga pira-piraso. Ang prosesong ito ay mapapansin kung una mong kukunan ito at titingnan ito sa kabilang direksyon, ngunit hindi sa katotohanan. Ang mga pagbabawal na itinatag ng pangalawa Nagiging mahiwaga rin ang batas ng thermodynamics.Ang solusyon sa masalimuot na problemang ito ay dumating sa pagtuklas ng bagong thermodynamic quantity - entropy - at ang pagsisiwalat ng pisikal na kahulugan nito.
- 12. Ang entropy ay isang sukatan ng kaguluhan ng isang sistema na binubuo ng maraming elemento. Sa partikular, sa statistical physics - isang sukatan ng posibilidad ng pagpapatupad ng anumang macroscopic na estado.
- 13. Realidad ng hindi maibabalik na mga proseso Maraming madalas na naobserbahang mga proseso ay hindi na mababawi: subukang ihagis ang isang bato sa tubig - palagi mong makikita ang mga concentric na bilog-mga alon na nag-iiba mula sa lugar kung saan ito tumama sa tubig at hindi kailanman nagtatagpo sa lugar na ito. Sa kimika, ang mga halimbawa ng hindi maibabalik na proseso ay mga reaksyon na palaging nagpapatuloy sa pagtaas ng entropy. baligtad na pag-unlad mga buhay na organismo, ngunit kahit na huminto sa prosesong ito. Sa astronomiya, ito ay mga bituin na unti-unting naglalaho o napapailalim sa gravitational collapse.
- 14. Salamat sa iyong pansin!
>>Physics: Irreversible ng mga proseso sa kalikasan
Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nagsasaad na ang dami ng enerhiya sa alinman sa mga pagbabago nito ay nananatiling hindi nagbabago. Samantala, maraming mga proseso na medyo tinatanggap mula sa punto ng view ng batas ng konserbasyon ng enerhiya ay hindi kailanman nangyari sa katotohanan.
Mga halimbawa ng hindi maibabalik na proseso. Ang mga pinainit na katawan ay unti-unting lumalamig, inililipat ang kanilang enerhiya sa mas malamig na nakapalibot na mga katawan. Ang kabaligtaran na proseso ng paglilipat ng init mula sa isang malamig na katawan patungo sa isang mainit ay hindi sumasalungat sa batas ng konserbasyon ng enerhiya kung ang dami ng init na ibinibigay ng malamig na katawan ay katumbas ng dami ng init na natanggap ng mainit, ngunit tulad ng isang hindi kusang nangyayari ang proseso.
Isa pang halimbawa. Ang mga oscillations ng pendulum, na inalis sa equilibrium, nabubulok ( fig.13.9; 1, 2, 3, 4- sunud-sunod na mga posisyon ng pendulum sa maximum na mga paglihis mula sa posisyon ng equilibrium). Dahil sa gawain ng mga puwersa ng friction, ang mekanikal na enerhiya ng pendulum ay bumababa, at ang temperatura ng pendulum at ang nakapaligid na hangin (at samakatuwid ang kanilang panloob na enerhiya) ay bahagyang tumataas. Ang reverse na proseso ay masigla ring tinatanggap, kapag ang amplitude ng mga oscillations ng pendulum ay tumataas dahil sa paglamig ng pendulum mismo at ng kapaligiran. Ngunit ang gayong proseso ay hindi kailanman sinusunod. Ang mekanikal na enerhiya ay kusang nagbabago sa panloob na enerhiya, ngunit hindi kabaligtaran. Sa kasong ito, ang enerhiya ng iniutos na paggalaw ng katawan sa kabuuan ay na-convert sa enerhiya ng hindi maayos na thermal motion ng mga bumubuo nitong molecule.
Pangkalahatang konklusyon tungkol sa hindi maibabalik na mga proseso sa kalikasan. Ang paglipat ng init mula sa isang mainit na katawan patungo sa isang malamig at mekanikal na enerhiya sa panloob na enerhiya ay mga halimbawa ng mga pinakakaraniwang hindi maibabalik na proseso. Ang bilang ng mga naturang halimbawa ay maaaring tumaas nang halos walang katiyakan. Lahat sila ay nagsasabi na ang mga proseso sa kalikasan ay may isang tiyak na direksyon, na hindi makikita sa anumang paraan sa unang batas ng thermodynamics. Ang lahat ng macroscopic na proseso sa kalikasan ay nagpapatuloy lamang sa isang tiyak na direksyon.. Sa kabilang direksyon, hindi sila maaaring kusang dumaloy. Ang lahat ng mga proseso sa kalikasan ay hindi maibabalik, at ang pinaka-trahedya sa kanila ay ang pagtanda at pagkamatay ng mga organismo.
Tumpak na pagbabalangkas ng konsepto ng isang hindi maibabalik na proseso. Para sa isang tamang pag-unawa sa kakanyahan ng hindi maibabalik na mga proseso, kinakailangan na gawin ang sumusunod na paglilinaw: hindi maibabalik ang mga naturang proseso ay tinatawag na maaaring kusang magpatuloy lamang sa isang tiyak na direksyon; sa kabilang direksyon, maaari lamang silang dumaloy sa ilalim ng panlabas na impluwensya. Kaya, maaari mong dagdagan muli ang indayog ng palawit sa pamamagitan ng pagtulak nito gamit ang iyong kamay. Ngunit ang pagtaas na ito ay hindi nangyayari nang mag-isa, ngunit nagiging posible bilang isang resulta ng higit pa kumplikadong proseso kasama na ang paggalaw ng kamay.
Sa matematika, ang irreversibility ng mga mekanikal na proseso ay ipinahayag sa katotohanan na ang mga equation ng paggalaw ng mga macroscopic na katawan ay nagbabago na may pagbabago sa tanda ng oras. Ang mga ito ay sinabi sa mga ganitong kaso na hindi invariant sa ilalim ng pagbabago t→-t. Ang pagpabilis ay hindi nagbabago ng tanda kapag pinapalitan t→-t. Ang mga puwersa na nakasalalay sa mga distansya ay hindi rin nagbabago ng tanda. Mag-sign kapag pinapalitan t sa -t nagbabago nang may bilis. Iyon ang dahilan kung bakit kapag ang trabaho ay ginawa ng mga puwersa ng friction na nakasalalay sa bilis, ang kinetic energy ng katawan ay hindi maibabalik sa panloob na enerhiya.
Baliktad ang sinehan. Ang isang matingkad na paglalarawan ng hindi maibabalik na mga phenomena sa kalikasan ay ang panonood ng pelikula sa kabilang direksyon. Halimbawa, ang isang pagtalon sa tubig ay magiging ganito. Ang kalmadong tubig sa pool ay nagsisimulang kumulo, lumilitaw ang mga binti, mabilis na gumagalaw pataas, at pagkatapos ay ang buong maninisid. Mabilis na huminahon ang ibabaw ng tubig. Unti-unting bumababa ang bilis ng maninisid, at ngayon ay kalmado siyang nakatayo sa tore. Ang nakikita natin sa screen ay maaaring mangyari kung mababaligtad ang mga proseso.
Ang kahangalan ng kung ano ang nangyayari sa screen ay nagmumula sa katotohanan na kami ay sanay sa isang tiyak na direksyon ng mga proseso at hindi nag-aalinlangan sa imposibilidad ng kanilang reverse flow. Ngunit ang prosesong tulad ng pag-akyat ng isang maninisid sa isang tore mula sa tubig ay hindi sumasalungat sa alinman sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, o sa mga batas ng mekanika, o anumang mga batas sa pangkalahatan, maliban sa pangalawang batas ng thermodynamics.
Ang pangalawang batas ng thermodynamics. Ang pangalawang batas ng thermodynamics ay nagpapahiwatig ng direksyon ng mga posibleng pagbabagong-anyo ng enerhiya, iyon ay, ang direksyon ng mga proseso, at sa gayon ay nagpapahayag ng irreversibility ng mga proseso sa kalikasan. Ang batas na ito ay itinatag sa pamamagitan ng direktang paglalahat ng mga eksperimentong katotohanan.
Mayroong ilang mga pormulasyon ng pangalawang batas, na, sa kabila ng kanilang mga panlabas na pagkakaiba, ay nagpapahayag ng mahalagang parehong bagay at samakatuwid ay katumbas.
Ang Aleman na siyentipiko na si R. Clausius (1822-1888) ay bumalangkas ng batas na ito bilang mga sumusunod: imposibleng ilipat ang init mula sa isang mas malamig na sistema patungo sa isang mas mainit sa kawalan ng iba pang sabay-sabay na pagbabago sa parehong mga sistema o sa mga nakapalibot na katawan.
Narito ang pang-eksperimentong katotohanan ng isang tiyak na direksyon ng paglipat ng init ay nakasaad: ang init ay palaging naglilipat sa sarili nito mula sa mga mainit na katawan patungo sa mga malamig. Totoo na sa mga halaman sa pagpapalamig, ang init ay inililipat mula sa isang malamig na katawan patungo sa isang mas mainit, ngunit ang paglipat na ito ay konektado sa iba pang mga pagbabago sa mga nakapalibot na katawan: ang paglamig ay nakakamit sa pamamagitan ng trabaho.
Ang kahalagahan ng batas na ito ay maaari itong magamit upang tapusin na hindi lamang ang proseso ng paglipat ng init ay hindi maibabalik, kundi pati na rin ang iba pang mga proseso sa kalikasan. Kung ang init sa anumang kaso ay maaaring kusang ilipat mula sa malamig patungo sa mainit na mga katawan, kung gayon ito ay magiging posible upang gawing mababalik ang iba pang mga proseso.
Ang lahat ng mga proseso ay kusang nagpapatuloy sa isang tiyak na direksyon. Ang mga ito ay hindi maibabalik. Ang init ay palaging dumadaan mula sa isang mainit na katawan patungo sa isang malamig, at ang mekanikal na enerhiya ng mga macroscopic na katawan - sa panloob.
Ang direksyon ng mga proseso sa kalikasan ay ipinahiwatig ng pangalawang batas ng thermodynamics.
???
1. Anong mga proseso ang tinatawag na irreversible? Pangalanan ang pinakakaraniwang hindi maibabalik na mga proseso.
2. Paano nabuo ang pangalawang batas ng thermodynamics?
3. Kung ang mga ilog ay umaagos pabalik, nangangahulugan ba ito na ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nilalabag?
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Physics Grade 10
Nilalaman ng aralin buod ng aralin suporta frame lesson presentation accelerative methods interactive na mga teknolohiya Magsanay mga gawain at pagsasanay mga workshop sa pagsusuri sa sarili, pagsasanay, kaso, quests homework discussion questions retorikal na mga tanong mula sa mga mag-aaral Mga Ilustrasyon audio, mga video clip at multimedia mga larawan, mga larawang graphics, mga talahanayan, mga scheme ng katatawanan, mga anekdota, mga biro, mga parabula sa komiks, mga kasabihan, mga crossword puzzle, mga quote Mga add-on mga abstract articles chips for inquisitive cheat sheets textbooks basic and additional glossary of terms other Pagpapabuti ng mga aklat-aralin at mga aralinpagwawasto ng mga pagkakamali sa aklat-aralin pag-update ng isang fragment sa aklat-aralin na mga elemento ng pagbabago sa aralin na pinapalitan ng mga bago ang hindi na ginagamit na kaalaman Para lamang sa mga guro perpektong mga aralin plano sa kalendaryo para sa taon mga alituntunin mga programa sa talakayan Pinagsanib na AralinKung mayroon kang mga pagwawasto o mungkahi para sa araling ito,
Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nagsasaad na ang dami ng enerhiya sa alinman sa mga pagbabago nito ay nananatiling hindi nagbabago. Ngunit wala siyang sinasabi tungkol sa kung anong mga pagbabago sa enerhiya ang posible. Samantala, maraming mga proseso na medyo tinatanggap mula sa punto ng view ng batas ng konserbasyon ng enerhiya ay hindi kailanman nangyari sa katotohanan.
Mga halimbawa ng hindi maibabalik na proseso. Ang mga pinainit na katawan ay unti-unting lumalamig, inililipat ang kanilang enerhiya sa mas malamig na nakapalibot na mga katawan. Ang baligtad na proseso ng paglilipat ng init mula sa lamig
body to hot ay hindi sumasalungat sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, ngunit ang ganitong proseso ay hindi pa naobserbahan.
Isa pang halimbawa. Ang mga oscillations ng pendulum, na kinuha mula sa posisyon ng balanse, ay basa-basa (Fig. 49; 1, 2, 3, 4 - sunud-sunod na mga posisyon ng pendulum sa maximum na mga paglihis mula sa posisyon ng balanse). Dahil sa gawain ng mga puwersa ng friction, bumababa ang mekanikal na enerhiya, at ang temperatura ng pendulum at ang nakapaligid na hangin (at samakatuwid ang kanilang panloob na enerhiya) ay bahagyang tumataas. Ang reverse na proseso ay masigla ring tinatanggap, kapag ang amplitude ng mga oscillations ng pendulum ay tumataas dahil sa paglamig ng pendulum mismo at ng kapaligiran. Ngunit ang ganitong proseso ay hindi kailanman naobserbahan. Ang mekanikal na enerhiya ay kusang nagbabago sa panloob na enerhiya, ngunit hindi kabaligtaran. Sa kasong ito, ang iniutos na paggalaw ng katawan sa kabuuan ay nagiging hindi maayos thermal motion ang mga molecule na bumubuo nito.
Pangkalahatang konklusyon tungkol sa hindi maibabalik na mga proseso sa kalikasan. Ang paglipat ng init mula sa isang mainit na katawan patungo sa isang malamig at mekanikal na enerhiya sa panloob na enerhiya ay mga halimbawa ng mga pinakakaraniwang hindi maibabalik na proseso. Ang bilang ng mga naturang halimbawa ay maaaring tumaas nang halos walang katiyakan. Lahat sila ay nagsasabi na ang mga proseso sa kalikasan ay may isang tiyak na direksyon, na hindi makikita sa anumang paraan sa unang batas ng thermodynamics. Ang lahat ng macroscopic na proseso sa kalikasan ay nagpapatuloy lamang sa isang tiyak na direksyon. Sa kabilang direksyon, hindi sila maaaring kusang dumaloy. Ang lahat ng mga proseso sa kalikasan ay hindi maibabalik, at ang pinaka-trahedya sa kanila ay ang pagtanda at pagkamatay ng mga organismo.
Tumpak na pagbabalangkas ng konsepto ng isang hindi maibabalik na proseso. Para sa isang tamang pag-unawa sa kakanyahan ng hindi maibabalik na mga proseso, kinakailangan na gawin ang sumusunod na paglilinaw. Ang hindi maibabalik ay isang proseso, ang kabaligtaran nito ay maaaring magpatuloy lamang bilang isa sa mga link ng isang mas kumplikadong proseso. Kaya, maaari mong dagdagan muli ang indayog ng palawit sa pamamagitan ng pagtulak nito gamit ang iyong kamay. Ngunit ang pagtaas na ito ay hindi nangyayari nang mag-isa, ngunit nagiging posible bilang isang resulta ng isang mas kumplikadong proseso na kinasasangkutan ng paggalaw ng kamay.
Posible, sa prinsipyo, upang ilipat ang init mula sa isang malamig na katawan sa isang mainit. Ngunit ito ay nangangailangan ng isang refrigeration unit na kumokonsumo ng enerhiya.
Baliktad ang sinehan. Ang isang matingkad na paglalarawan ng hindi maibabalik na mga phenomena sa kalikasan ay ang panonood ng pelikula sa kabilang direksyon. Halimbawa, ang isang pagtalon sa tubig ay magiging ganito. Ang kalmadong tubig sa pool ay nagsisimulang kumulo, lumilitaw ang mga binti, mabilis na gumagalaw pataas, at pagkatapos
at ang buong maninisid. Mabilis na huminahon ang ibabaw ng tubig. Unti-unting bumababa ang bilis ng maninisid, at ngayon ay kalmado siyang nakatayo sa tore. Ang nakikita natin sa screen ay maaaring mangyari kung mababaligtad ang mga proseso. Ang "kamangmangan" ng kung ano ang nangyayari ay nagmumula sa katotohanan na tayo ay nakasanayan sa isang tiyak na direksyon ng mga proseso at hindi nag-aalinlangan sa imposibilidad ng kanilang reverse flow. Ngunit ang prosesong tulad ng pag-akyat ng isang maninisid sa isang tore mula sa tubig ay hindi sumasalungat sa alinman sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, o sa mga batas ng mekanika, o anumang mga batas sa pangkalahatan, maliban sa pangalawang batas ng thermodynamics.
Ang pangalawang batas ng thermodynamics. Ang pangalawang batas ng thermodynamics ay nagpapahiwatig ng direksyon ng mga posibleng pagbabagong-anyo ng enerhiya at sa gayon ay nagpapahayag ng irreversibility ng mga proseso sa kalikasan. Ito ay itinatag sa pamamagitan ng direktang paglalahat ng mga eksperimentong katotohanan.
Mayroong ilang mga pormulasyon ng pangalawang batas, na, sa kabila ng kanilang mga panlabas na pagkakaiba, ay nagpapahayag ng mahalagang parehong bagay at samakatuwid ay katumbas.
Ang Aleman na siyentipiko na si R. Clausius ay bumalangkas sa batas na ito bilang mga sumusunod: imposibleng ilipat ang init mula sa isang mas malamig na sistema patungo sa isang mas mainit sa kawalan ng iba pang sabay na pagbabago sa parehong mga sistema o sa mga nakapalibot na katawan.
Narito ang pang-eksperimentong katotohanan ng isang tiyak na direksyon ng paglipat ng init ay nakasaad: ang init ay palaging naglilipat sa sarili nito mula sa mga mainit na katawan patungo sa mga malamig. Totoo na sa mga sistema ng pagpapalamig ay inililipat ang init mula sa isang malamig na katawan patungo sa isang mas mainit, ngunit ang paglipat na ito ay konektado sa "iba pang mga pagbabago sa mga nakapalibot na katawan": ang paglamig ay nakakamit sa pamamagitan ng trabaho.
Ang kahalagahan ng batas na ito ay nakasalalay sa katotohanan na mula dito posible na gumuhit ng isang konklusyon tungkol sa hindi maibabalik na hindi lamang ang proseso ng paglipat ng init, kundi pati na rin ang iba pang mga proseso sa kalikasan. Kung ang init sa anumang kaso ay maaaring kusang ilipat mula sa malamig na katawan patungo sa mainit, kung gayon ito ay magiging posible upang gawing mababalik ang iba pang mga proseso. Sa partikular, gagawing posible na lumikha ng mga makina na ganap na nagko-convert ng panloob na enerhiya sa mekanikal na enerhiya.
Kapag nagkadikit ang mga katawan, ang proseso ng paglipat ng init ay nangyayari nang kusang mula sa isang mainit na katawan patungo sa isang malamig hanggang sa parehong katawan ay parehong temperatura. Halimbawa, isang tasa ng mainit na tsaa. Ang lahat ng macroscopic na proseso sa kalikasan ay nagpapatuloy lamang sa isang tiyak na direksyon. Sa kabilang direksyon, hindi sila maaaring kusang dumaloy. hindi maibabalik na proseso– ito ay anumang proseso na sinamahan ng alitan, dahil Sa panahon ng alitan, ang bahagi ng mekanikal na enerhiya ay na-convert sa init. Anumang tunay na proseso ay hindi maibabalik. (Pagtanda; ski jumping, atbp.).
Nababaligtad na proseso– ito ay isang proseso kung saan ang sistema, na dumadaan mula sa estado 2 hanggang sa estado 1, ay pumasa sa parehong mga intermediate na punto tulad ng kapag lumilipat mula sa estado 1 hanggang sa estado 2. Ang prosesong ito ay nagpapahintulot sa system na bumalik sa orihinal nitong estado nang walang anumang pagbabago sa kapaligiran. (Ang isang bola sa isang vacuum ay nahulog sa isang perpektong nababanat na plato; ang mga oscillations ng pendulum sa isang vacuum)
Ang konsepto ng pangalawang batas ng thermodynamics.
Ang pangalawang batas ng thermodynamics (pagbabalangkas ni Clausius): Ang paglipat ng init ay nagpapatuloy sa direksyon mula sa mas mainit na katawan patungo sa mas malamig.
Mathematical notation ng pangalawang batas ng thermodynamics.
Mga thermal engine.
Mga makinang pampainit Ang mga ito ay tinatawag na mga makina na nagko-convert ng panloob na enerhiya ng gasolina sa gawaing mekanikal. Upang gumana ang makina, kailangan ang pagkakaiba ng presyon sa magkabilang panig ng piston ng makina. Ang pagkakaiba sa presyon ay nakakamit sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura ng gumaganang likido (gas) ng daan-daang o libu-libong digri kumpara sa temperatura ng kapaligiran. Ang pagtaas ng temperatura na ito ay nangyayari sa panahon ng pagkasunog ng gasolina.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang heat engine. Ang anumang makinang pampainit ay dapat may pampainit, gumaganang likido at palamigan (refrigerator). Ang pampainit ay nagpapaalam sa gumaganang likido (gas) ng isang tiyak na halaga ng init Q 1, na humahantong sa pagtaas ng panloob na enerhiya. Ang nagtatrabaho na katawan ay gumaganap ng trabaho dahil sa panloob na reserba ng enerhiya. Ang gumaganang likido ng lahat ng mga makina ng init ay isang gas na nabuo sa panahon ng pagkasunog ng gasolina sa silindro ng engine at gumaganap ng trabaho sa panahon ng pagpapalawak. Sa makina, ang gas, kapag lumalawak, ay hindi maaaring magbigay ng lahat ng panloob na enerhiya nito upang gumana. Ang bahagi ng init Q 2 ay inililipat sa cooler (atmosphere) kasama ng exhaust steam o engine exhaust gases. Ang bahaging ito ng panloob na enerhiya ay nawawala.
Ang gumaganang likido ng makina ay tumatanggap ng dami ng init Q 1 sa panahon ng pagkasunog ng gasolina, nagsasagawa ng trabaho at inililipat ang dami ng init Q 2 sa refrigerator Coefficient of performance (COP) ng isang heat engine Ang ratio ng trabaho na ginawa ng makina sa dami ng init na natanggap mula sa pampainit ay tinatawag na: Ang kahusayan ng anumang makina<1 Ikot ng Carnot. Ginagawang posible ng mga batas ng thermodynamics na kalkulahin ang pinakamataas na posibleng kahusayan ng isang heat engine na nagpapatakbo sa isang pampainit na may temperaturang T 1 at isang refrigerator na may temperaturang T 2 . Ito ay unang ginawa ng French physicist na si Sadi Carnot noong 1824. Nakabuo siya ng isang (theoretically) perpektong makina ng init na may perpektong gas bilang gumaganang likido. Nakuha ni Carnot ang formula para sa kahusayan ng makinang ito: Ang pangunahing kahulugan ng formula na ito ay ang anumang tunay na makina ng init na tumatakbo na may pampainit sa temperaturang T 1 at isang refrigerator sa temperaturang T 2 ay hindi maaaring magkaroon ng kahusayan na lumampas sa kahusayan ng isang perpektong makina ng init. Ang formula na ito ay nagbibigay ng teoretikal na limitasyon para sa pinakamataas na halaga ng kahusayan ng mga heat engine. Ang aktwal na halaga ng kahusayan dahil sa iba't ibang pagkalugi ng enerhiya ay humigit-kumulang 40%. Ang mga makina ng diesel ay may pinakamataas na kahusayan - mga 44%. Far Eastern State Transport University Para sa pag-areglo at graphic na gawain sa paksa: Hindi maibabalik ang mga proseso sa kalikasan at ang arrow ng oras Trofimets A.A. Sinuri ng guro: Dryutskaya S.M. 1. Panimula 3 2. Pangkalahatang katangian at pagbabalangkas Ikalawang Batas ng Thermodynamics 4 3. Konsepto ng entropy 8 4. Arrow ng oras 10 5. Konklusyon 11 6. Mga Sanggunian 12 Panimula
-
pagpainit ng mas mainit na katawan na may mas malamig; Kusang pag-indayog ng pendulum mula sa isang estado ng pahinga; Pagkolekta ng buhangin sa bato, atbp. Ang mga proseso sa kalikasan ay may tiyak na direksyon. Sa kabilang direksyon, hindi sila maaaring kusang dumaloy. Pangkalahatang katangian at pagbabalangkas ng pangalawang batas ng thermodynamics Ang mga natural na proseso ay palaging nakadirekta sa pagkamit ng estado ng balanse (mekanikal, thermal o anumang iba pa) ng system. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay makikita ng pangalawang batas ng thermodynamics, na napakahalaga para sa pagsusuri ng pagpapatakbo ng mga makina ng init at kapangyarihan. Ayon sa batas na ito, halimbawa, ang init ay maaaring kusang ilipat lamang mula sa isang katawan na may mas mataas na temperatura sa isang katawan na may mas mababang temperatura. Upang maisagawa ang baligtad na proseso, ang ilang trabaho ay kailangang gastusin. Kaugnay nito, ang pangalawang batas ng thermodynamics ay maaaring mabalangkas tulad ng sumusunod: imposible ang isang proseso kung saan ang init ay kusang lumilipat mula sa mas malamig na katawan patungo sa mas maiinit na katawan(postulate ni Clausius, 1850). Tinutukoy din ng pangalawang batas ng thermodynamics ang mga kondisyon kung saan ang init ay maaaring ma-convert sa trabaho para sa isang arbitraryong mahabang panahon. Sa anumang open-loop na proseso ng thermodynamic, habang tumataas ang volume, ginagawa ang positibong gawain: Kung saan ako ang huling gawain, Ang V1 at v2 ay ang inisyal at panghuling tiyak na volume, ayon sa pagkakabanggit; Ngunit ang proseso ng pagpapalawak ay hindi maaaring magpatuloy nang walang hanggan, samakatuwid, ang posibilidad ng pag-convert ng init sa trabaho ay limitado. Ang patuloy na conversion ng init sa trabaho ay isinasagawa lamang sa isang pabilog na proseso o cycle. Ang bawat elementarya na proseso na kasama sa cycle ay isinasagawa kasama ang supply o pag-alis ng init dQ, sinamahan ng pagganap o paggasta ng trabaho, isang pagtaas o pagbaba sa panloob na enerhiya, ngunit palaging nasa ilalim ng kondisyon dQ=dU+dL At dq=du+dl, na nagpapakita na walang supply ng init ( dq=0) ang panlabas na trabaho ay maaaring isagawa lamang sa gastos ng panloob na enerhiya ng system, at ang supply ng init sa thermodynamic system ay tinutukoy ng proseso ng thermodynamic. Nagbibigay ang closed-loop integration ng: />, /> dahil />. Dito QC At LC- ayon sa pagkakabanggit, ang init ay na-convert sa trabaho sa cycle, at ang trabaho na ginawa ng nagtatrabaho katawan, na kung saan ay ang pagkakaiba | L1
| - |L2
| positibo at negatibong mga gawa ng mga proseso ng elementarya. Ang elementarya na halaga ng init ay maaaring ituring bilang input (dQ>0) at inilaan (dQ mula sa working fluid. Ang kabuuan ng ibinibigay na init sa cycle |Q1|, at ang kabuuan ng inalis na init |Q2|. Samakatuwid, LC=QC=|Q1
| -|Q2
|.
Ang supply ng dami ng init Q1 sa working fluid ay posible kung mayroong panlabas na pinagmumulan na may temperatura na mas mataas kaysa sa temperatura ng working fluid. Ang ganitong pinagmumulan ng init ay tinatawag na mainit. Ang pag-alis ng dami ng init Q2 mula sa gumaganang likido ay posible rin sa pagkakaroon ng panlabas na pinagmumulan ng init, ngunit may temperatura na mas mababa kaysa sa temperatura ng gumaganang likido. Ang ganitong pinagmumulan ng init ay tinatawag na malamig. Kaya, upang makumpleto ang cycle, kinakailangan na magkaroon ng dalawang pinagmumulan ng init: ang isa ay may mataas na temperatura, isa pang may mababa. Sa kasong ito, hindi lahat ng ginugol na halaga ng init Q1 ay maaaring i-convert sa trabaho, dahil ang halaga ng init Q2 ay inililipat sa malamig na pinagmulan. Ang mga kondisyon ng pagpapatakbo ng isang heat engine ay ang mga sumusunod: Ang pangangailangan para sa dalawang pinagmumulan ng init (mainit at malamig); Cyclic na operasyon ng makina; Ang paglipat ng bahagi ng dami ng init na natanggap mula sa isang mainit na pinagmumulan patungo sa isang malamig na pinagmumulan nang hindi ito ginagawang trabaho. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang pangalawang batas ng thermodynamics ay maaaring bigyan ng ilang higit pang mga pormulasyon: ang paglipat ng init mula sa isang malamig na mapagkukunan patungo sa isang mainit ay imposible nang walang paggasta ng trabaho;
imposibleng bumuo ng isang pana-panahong operating machine na gumagana at, nang naaayon, pinapalamig ang reservoir ng init; ang kalikasan ay may posibilidad na lumipat mula sa hindi gaanong malamang na mga estado patungo sa mas malamang.
Dapat itong bigyang-diin na ang pangalawang batas ng thermodynamics (pati na rin ang una) ay nabuo batay sa karanasan. Sa karamihan pangkalahatang pananaw Ang pangalawang batas ng thermodynamics ay maaaring mabalangkas tulad ng sumusunod: anumang tunay na kusang proseso ay hindi maibabalik.
Ang lahat ng iba pang mga pormulasyon ng ikalawang batas ay mga espesyal na kaso ng pinaka-pangkalahatang pagbabalangkas. Iminungkahi ni W. Thomson (Lord Kelvin) noong 1851 ang sumusunod na mga salita: ito ay imposible, sa pamamagitan ng isang walang buhay na materyal na ahente, upang makakuha ng mekanikal na trabaho mula sa anumang masa ng bagay sa pamamagitan ng paglamig nito sa ibaba ng temperatura ng pinakamalamig sa mga nakapalibot na bagay. Iminungkahi ni M. Planck ang isang mas tumpak na pagbabalangkas kaysa kay Thomson: imposibleng bumuo ng isang pana-panahong operating machine, ang buong operasyon nito ay mababawasan sa konsepto ng isang tiyak na pagkarga at ang paglamig ng isang pinagmumulan ng init. Ang isang pana-panahong nagpapatakbo ng makina ay dapat na maunawaan bilang isang makina na patuloy (sa isang paikot na proseso) na nagpapalit ng init sa trabaho. Sa katunayan, kung posible na bumuo ng isang heat engine na kukuha lamang ng init mula sa ilang pinagmulan at tuluy-tuloy (cyclically) gawing trabaho, kung gayon ito ay sasalungat sa panukala na ang trabaho ay magagawa lamang ng system kapag walang enerhiya sa sistemang ito. balanse (sa partikular, kaugnay ng init ng makina– kapag may pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mainit at malamig na pinagmumulan sa system). Kung walang mga paghihigpit na ipinataw ng pangalawang batas ng thermodynamics, nangangahulugan ito na posible na bumuo ng isang heat engine na may isang mapagkukunan lamang ng init. Ang ganitong makina ay maaaring gumana sa pamamagitan ng paglamig, halimbawa, tubig sa karagatan. Ang prosesong ito ay maaaring magpatuloy hanggang ang lahat ng panloob na enerhiya ng karagatan ay ma-convert sa trabaho. Ang isang heat engine na gagana sa ganitong paraan ay angkop na pinangalanan ni W.F. Ostwald perpetual motion machine ng pangalawang uri
(Hindi tulad ng perpetual motion machine ng unang uri, na gumagana laban sa batas ng konserbasyon ng enerhiya). Alinsunod sa nabanggit sa itaas, ang pagbabalangkas ng pangalawang batas ng thermodynamics na ibinigay ni Planck ay maaaring mabago tulad ng sumusunod: ang pagpapatupad ng isang panghabang-buhay na makina ng paggalaw ng pangalawang uri ay imposible.
Dapat pansinin na ang pagkakaroon ng isang panghabang-buhay na makina ng paggalaw ng pangalawang uri ay hindi sumasalungat sa unang batas ng thermodynamics; sa katunayan, sa makinang ito, ang trabaho ay gagawin hindi mula sa wala, ngunit dahil sa panloob na enerhiya na nakapaloob sa pinagmumulan ng init, upang, sa dami, ang proseso ng pagkuha ng trabaho mula sa init patungo sa kasong ito hindi magiging posible. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng naturang makina ay imposible mula sa punto ng view ng husay na bahagi ng proseso ng paglipat ng init sa pagitan ng mga katawan. Kadalasan ang pangalawang batas ng thermodynamics ay ipinakita bilang isang pinag-isang prinsipyo ng pagkakaroon at pagtaas ng entropy. Ang prinsipyo ng pagkakaroon ng entropy ay nabuo bilang isang matematikal na pagpapahayag ng entropy ng mga thermodynamic system sa ilalim ng mga kondisyon ng nababaligtad na daloy ng mga proseso: Prinsipyo ng Pagtaas ng Entropy bumababa sa pahayag na ang entropy ng mga nakahiwalay na sistema ay palaging tumataas sa anumang pagbabago sa kanilang estado at nananatiling pare-pareho lamang sa isang nababaligtad na daloy ng mga proseso: Ang parehong mga konklusyon tungkol sa pagkakaroon at pagtaas ng entropy ay nakuha sa batayan ng ilang postulate na sumasalamin sa irreversibility ng mga tunay na proseso sa kalikasan. Kadalasan, ang mga postulate ni R. Clausius, W. Thompson-Kelvin, M. Planck ay ginagamit upang patunayan ang pinagsamang prinsipyo ng pagkakaroon at pagtaas ng entropy. Sa katotohanan, ang mga prinsipyo ng pagkakaroon at pagtaas ng entropy ay walang pagkakatulad. Pisikal na nilalaman: ang prinsipyo ng pagkakaroon ng entropy ay nagpapakilala sa mga thermodynamic na katangian ng mga system, at ang prinsipyo ng pagtaas ng entropy ay ang pinaka-malamang na kurso ng mga totoong proseso. Ang pagpapahayag ng matematika ng prinsipyo ng pagkakaroon ng entropy ay pagkakapantay-pantay, at ang prinsipyo ng pagtaas ay hindi pagkakapantay-pantay. Mga aplikasyon: ang prinsipyo ng pagkakaroon ng entropy at ang mga kahihinatnan na nagmumula dito ay ginagamit sa pag-aaral pisikal na katangian mga sangkap, at ang prinsipyo ng pagtaas ng entropy - upang hatulan ang pinaka-malamang na daloy pisikal na phenomena. Iba rin ang pilosopikal na kahulugan ng mga prinsipyong ito. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga prinsipyo ng pagkakaroon at pagtaas ng entropy ay isinasaalang-alang nang hiwalay at ang kanilang mga expression sa matematika para sa anumang mga katawan ay nakuha batay sa iba't ibang mga postulate. Ang konklusyon tungkol sa pagkakaroon ng ganap na temperatura T at entropy s bilang thermodynamic function ng estado ng anumang mga katawan at sistema ay ang pangunahing nilalaman ng ikalawang batas ng thermodynamics at nalalapat sa anumang mga proseso - nababaligtad at hindi maibabalik. Ang mas maraming kaayusan sa system, mas mahirap na ibalik ito mula sa kaguluhan. Ito ay walang katulad na mas madaling basagin ang salamin kaysa gumawa ng bago at ilagay ito sa isang frame. Mas madaling pumatay Buhay kaysa ibalik siya sa buhay, kung maaari. “Nilikha ng Diyos ang isang maliit na bug. Kung durugin mo ito, mamamatay ito," ang naturang epigraph ay inilagay ng American biochemist na si Szent Györgyi sa kanyang aklat na "Bioenergetics". Ang napiling direksyon ng oras ("ang arrow ng oras"), na nakikita natin, ay malinaw na konektado nang tumpak sa direksyon ng mga proseso sa mundo. Bibliograpiya: G.Ya. Myakishev, A.Z. Sinyakov. Molecular physics at thermodynamics. Tutorial para sa malalim na pag-aaral Physics, 2002 Kirillin V.A. at iba pa. Teknikal na thermodynamics: Isang aklat-aralin para sa mga unibersidad. - Ika-4 na ed., Binago. - M .: Energoatomizdat, 1983. Mga Batayan ng heat engineering /V.S. Okhotin, V.F. Zhidkikh, V.M. Lavygin at iba pa - M .: Higher School, 1984. Porshakov B.P., Romanov B.A. Mga Batayan ng thermodynamics at heat engineering.- M.: Nedra, 1988. Heat engineering / ed. SA AT. Krutova.- M.: Mashinostroenie, 1986 Thermal power engineering at heat engineering. Pangkalahatang isyu(sangguniang aklat) .- M .: Enerhiya, 1980.
, kung saan ang T 1 ay ang temperatura ng pampainit; T 2 - temperatura ng refrigerator;
Ministri ng Riles ng Russian Federation
Kagawaran ng Chemistry at Ecology
Ulat
Nakumpleto ng: mag-aaral ng pangkat 318
Khabarovsk 2010
Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nagsasaad na ang dami ng enerhiya sa alinman sa mga pagbabago nito ay nananatiling hindi nagbabago. Ngunit wala siyang sinasabi tungkol sa kung anong mga pagbabago sa enerhiya ang posible. Samantala, maraming mga proseso na medyo tinatanggap mula sa punto ng view ng batas ng konserbasyon ng enerhiya ay hindi kailanman nangyari sa katotohanan.
Batas ng konserbasyon ng enerhiya hindi nagbabawal mga prosesong nararanasan huwag mangyari:
Ang pangalawang batas ng thermodynamics, bilang ang pinakamahalagang batas ng kalikasan, ay tumutukoy sa direksyon kung saan nagpapatuloy ang mga proseso ng thermodynamic, nagtatakda ng mga posibleng limitasyon para sa pagbabago ng init sa trabaho sa mga pabilog na proseso, at nagbibigay-daan sa isang mahigpit na kahulugan ng mga konsepto tulad ng entropy, temperatura , atbp.
Ang konsepto ng entropy
Ang pagkakaiba sa pagitan ng pagbabago ng init sa trabaho at trabaho sa init ay humahantong sa isang panig na oryentasyon ng mga tunay na proseso sa kalikasan, na sumasalamin sa pisikal na kahulugan ang pangalawang batas ng thermodynamics sa batas ng pagkakaroon at pagtaas sa mga tunay na proseso ng isang tiyak na function na tinatawag entropy
, pagtukoy sukatan ng depreciation ng enerhiya.
palaso ng oras
Sa lahat ng mga proseso mayroong isang natatanging direksyon kung saan ang mga proseso ay pumunta sa kanilang mga sarili mula sa isang mas maayos na estado patungo sa isang hindi gaanong order.
Konklusyon
Dahil sa ang katunayan na ang tuluy-tuloy na paggawa ng trabaho mula sa init ay posible lamang kung ang isang bahagi ng init na kinuha mula sa mainit na pinagmumulan ay inilipat sa malamig na mapagkukunan, ang isang mahalagang tampok ng mga proseso ng thermal ay dapat bigyang-diin: gawaing mekanikal, gawaing elektrikal, gawain ng mga puwersang magnetic, atbp. maaaring ma-convert sa init nang walang nalalabi. Tulad ng para sa init, isang bahagi lamang nito ang maaaring ma-convert sa isang pana-panahong paulit-ulit na proseso sa mekanikal at iba pang mga uri ng trabaho; ang ibang bahagi ay dapat na hindi maiiwasang ilipat sa malamig na pinagmulan. Ito ang pinakamahalagang katangian mga proseso ng thermal, ang espesyal na posisyon na inookupahan ng proseso ng pagkuha ng trabaho mula sa init sa pamamagitan ng anumang iba pang mga paraan ng pagkuha ng trabaho (halimbawa, pagkuha gawaing mekanikal dahil sa kinetic energy ng katawan, pagkuha ng kuryente dahil sa mekanikal na trabaho, paggawa ng trabaho magnetic field dahil sa kuryente, atbp.). Sa bawat isa sa mga pamamaraan ng pagbabagong ito, ang bahagi ng enerhiya ay dapat na gastusin sa hindi maiiwasang hindi maibabalik na pagkalugi, tulad ng friction, electrical resistance, magnetic viscosity, atbp., habang nagiging init.