Ο Δεύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος Ο Δεύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος

Lord Kelvin (William Thomson) (1825-1907) Διατύπωση των Kelvin και Planck Lord Kelvin (William Thomson) (1825-1907) Max Planck (1858 – 1947) Είναι αδύνατον να κατασκευαστεί θερμική μηχανή που να μετατρέπει όλη την προσφερόμενη θερμότητα σε έργο. Αδύνατον!

Διατύπωση του Clausius Rudolph Clausius (1822–1888) Είναι αδύνατον να κατασκευαστεί μηχανή που να μεταφέρει θερμότητα από ένα ψυχρό σώμα σε ένα θερμότερο χωρίς να δαπανηθεί ενέργεια για τη λειτουργία της. Αδύνατον!

Ισοδυναμία των δύο διατυπώσεων Υποθέτουμε ότι υπάρχει η μηχανή 1 που παραβιάζει τη διατύπωση Kelvin-Planck. Από τον συνδυασμό προκύπτει η μηχανή 3, η οποία παραβιάζει την διατύπωση Clausius! Συνδυάζουμε τη μηχανή 1 με την (καθ’ όλα νόμιμη) μηχανή 2 3 1 2 Αδύνατον Δυνατόν Αδύνατον!

Όμως δεν έχουν παρατηρηθεί ΠΟΤΕ! Q Γιατί όχι; mgh Q Μια πέτρα ανυψώνεται ενώ ψύχεται. Μια μπάλα αναπηδά και ψυχόμενη κερδίζει συνεχώς ύψος. Αυτά τα φαινόμενα δεν απαγορεύονται από τον 1ο Νόμο, μιας και τόσο η πέτρα όσο και η μπάλα παράγουν έργο εις βάρος της εσωτερικής τους ενέργειας. Τα αντίστροφα φαινόμενα, όμως, παρατηρούνται κάθε μέρα. Όμως δεν έχουν παρατηρηθεί ΠΟΤΕ!

Το φαινόμενο αυτό δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ T T T2 T1 T1 = T2 T2 >T1 Κανένα από τα δύο δεν απαγορεύεται από τον 1ο Νόμο! Ούτε αυτό Τθ Q Tψ

Γίνεται αυτό το φαινόμενο; Διάχυση μορίων αερίου Γίνεται αυτό το φαινόμενο;

Έτσι; ή έτσι;

Να «μετρήσει την ποιότητα» της ενέργειας! Τι προσπάθησε να κάνει; Τι είδε Να «μετρήσει την ποιότητα» της ενέργειας! 1. Ότι στον κύκλο του Carnot: (Qh/Th)=(Qc/Tc) δηλαδή (Qh/Th)-(Qc/Tc)=0 2. Κάθε κυκλική αντιστρεπτή μεταβολή μπορεί παρασταθεί από άπειρους κύκλους Carnot. Δηλαδή για κάθε κυκλική αντιστρεπτή μεταβολή ισχύει: Δηλαδή η μεταβολή του πηλίκου εξαρτάται μόνον από την αρχική και τελική κατάσταση και όχι από τον τρόπο με τον οποίο πήγε το σύστημα από τη μια στην άλλη. Ενδιαφέρον…

Συνολικά: + Q/T2 – Q/T1 >0 Ροή θερμότητας από θερμό σε ψυχρό σώμα: Το κατ’ εξοχήν μη αντιστρεπτό φαινόμενο. Q Τ1 Τ2 Τ Τ Τ1>Τ2 Για το σώμα 2: Πηλίκο2 Συμπέρασμα: Αυθόρμητα γίνονται μόνον οι μεταβολές κατά τις οποίες το άθροισμα αυτών των πηλίκων μεγαλώνει! Για το σώμα 1: Πηλίκο1 Συνολικά: + Q/T2 – Q/T1 >0 Άρα Συνολικό άθροισμα > 0 Αν το φαινόμενο γινόταν αντίστροφα τότε το συνολικό άθροισμα θα ήταν μικρότερο από το μηδέν.

Για την ακρίβεια: Μεταβολή της Εντροπίας Και το όνομα αυτής… ΕΝΤΡΟΠΙΑ (ἐν+τρέπω) Για την ακρίβεια: Μεταβολή της Εντροπίας Ισόθερμη μεταβολή Oρισμός Υπολογισμός μεταβολής άρα Εκτόνωση ΔS>0 Συμπίεση ΔS<0 Αδιαβατική μεταβολή Q=0 άρα ΔS=0 (ισεντροπική) Κυκλική μεταβολή: ΔS=0

…………………………………………………………………………. Συμπεράσματα Αυθορμήτως γίνονται μόνον οι μεταβολές που έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση της εντροπίας. ………………………………………………… Όσο μικρότερη είναι η εντροπία μιας ποσότητας ενέργειας τόσο περισσότερο αυτή η ενέργεια είναι μετατρέψιμη σε έργο. …………………………………………………… Το αλγεβρικό άθροισμα των μεταβολών της εντροπίας ενός συστήματος και του περιβάλλοντος είναι θετικό για κάθε μη αντιστρεπτή μεταβολή και γίνεται μηδέν μόνο στις αντιστρεπτές μεταβολές. Δηλαδή ΔSσυστ + ΔSπεριβ ≥ 0 …………………………………………………………………………. Θερμοδυναμικοί Νόμοι κατά τον Clausius: 1ος Η ενέργεια του Σύμπαντος είναι σταθερή. 2ος Η εντροπία του Σύμπαντος τείνει προς μια μέγιστη τιμή.

Βέλος του χρόνου Ποια είναι η χρονική σειρά αυτών των εικόνων; Τ1 Τ Τ2 Τ Αυτών; Αυτών; Χρόνος Αύξηση της εντροπίας