Други принцип термодинамике

Из Википедије, слободне енциклопедије

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.

Дефиниције другог принципа термодинамике[уреди]

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

Клаузијусово начело: Ентропија изолованог система није равнотежна, већ временом тежи да се приближи маскимуму.

Планково начело: Немогуће је конструисати машину са периодичним дејством која не ради ништа друго осим што подиже терет и хлади топлотни резервоар. Други закон термодинамике указује нам да процес претварања топлоте у рад (а према томе и хлађење тела које одаје топлоту) не појављује као једини исход 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 почетном и крајњом температуром рада машине.

О Болцмановој дефиницији ћемо мало касније.

Перпетуум мобиле друге врсте[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак 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.

Статистички смисао другог принципа термодинамике[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак Статистички смисао другог принципа термодинамике
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.

Примена другог принципа термодинамике[уреди]

Клима уређај

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

Временске стреле[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак 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.


Максвелов демон[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак 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.

Више чињеница[уреди]

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)).

Види још[уреди]


Литература[уреди]

  • Историја класичне физике, Милорад Млађеновић, Мирко Јакшић, Завод за уџбенике и наставна средства, Београд, 1993. ISBN 86-17-02314-7


Спољашње везе[уреди]