December 05 2016 16:36:50
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
нельзя достичь абсолютного нуля температуры
Начала термодинамики

Из второго начала термодинамики следует, что нельзя создать вечный двигатель второго рода в виде теплового двигателя циклического действия, где вся теплота, получаемая от нагревателя, превращалась бы в макроскопическую работу. Передача части теплоты холодильнику обеспечивает возможность возвращения рабочего тела в начальное состояние.

Из первого начала термодинамики и (4.8) получается наиболее общая формула для абсолютной температуры равновесной системы с внутренней энергией img142

img143 ,                                            (4.11)

которая используется не только в термодинамике, но и в статистической физике и квантовой теории.

Протекание обратимых процессов в равновесных системах вблизи абсолютного нуля имеет специфику, которую выражает теорема В. Нернста, полученная в 1906г. в результате экспериментальных исследований низкотемпературных химических реакций: изменение ∆S энтропии при любых обратимых изотермических процессах, совершаемых между двумя равновесными состояниями, стремится к нулю, если T→0. Иными словами, справедливо соотношение

img144.                                        (4.12)

Отсюда вытекает ряд важных физических следствий. При T→0 должны стремиться к нулю теплоемкости img145 и img146, коэффициент теплового расширения вещества и некоторые другие характеристики. Согласно теореме Нернста при помощи конечной последовательности термодинамических процессов нельзя достичь абсолютного нуля температуры.

В 1911г. М. Планк сформировал третье начало термодинамики как условие обращения в нуль энтропии всех равновесных систем при T=0:

img147.                                            (4.13)

Это дает возможность определить значение энтропии равновесной системы в произвольном состоянии 1 с помощью формулы

img148 ,                                           (4.14)

где система обратимым образом переводится из состояния 0 с T=0 в состояние 1.

Физический смысл (4.13)заключается в том, что при T=0 система должна находиться в единственном допустимом состоянии, а именно, в основном состоянии с наименьшей энергией, где в соответствии с законами статистической физики энтропия равна 0. Предполагается, что основное состояние является невырожденным, т.е. может быть реализовано единственным способом.

Использование второго начала термодинамики имеет ограничения. Оно не применимо к Вселенной в целом, поскольку существующее гравитационное поле превращает пространство – время в систему, развитие которой во времени описывается динамическими законами. Расширяющаяся Вселенная является сильно неравновесной системой, где для материи созданы нестационарные граничные условия. С учетом сил тяготения однородное изотермическое распределение материи не соответствует максимуму энтропии и поэтому нельзя утверждать о возможности «тепловой смерти» Вселенной, когда температура во всех областях Вселенной становится одинаковой, а распределение материи – однородным.

Применение законов термодинамики к биологическим системам должно учитывать, что это открытые системы, которые обмениваются веществом, энергией и информацией с окружающей средой. В этом случае закон возрастания энтропии относится к полной системе, включающей в себя как биологическую систему, так и окружающую среду. Другой особенностью биологических систем является их сильная неравновесность, которая для своего описания требует специальных законов, относящихся к нелинейной физике. Наконец, законы термодинамики формировались путем обобщения результатов экспериментальных исследований неживой природы и не могут в полной мере учитывать специфику живых систем.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.06 секунд 4,195,172 уникальных посетителей