Film samouczek

Jak zinterpretować II zasadę termodynamiki?

Polecenie 1

Obejrzyj film samouczek, w którym wykażemy, że nie istnieje perpetuum mobile drugiego rodzaju, czyli silnik zamieniający pobrane ciepło w całości na pracę. Zwróć uwagę, w jaki sposób obliczona została zmiana entropii całego układu.

Zapoznaj się z filmem samouczkiem, w którym wykażemy, że nie istnieje perpetuum mobile drugiego rodzaju, czyli silnik zamieniający pobrane ciepło w całości na pracę. Zwróć uwagę, w jaki sposób obliczona została zmiana entropii całego układu.

R14BmLcFoJZ3H

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DJepA1sbT

Polecenie 2

Wykaż, że przekazywanie ciepła od ciała o niższej temperaturze do ciała o wyższej temperaturze jest niezgodne z II zasadą termodynamiki. W tym celu oblicz zmianę entropii podczas przekazania ciepła $Δ Q$ , tak małego, że nie spowoduje to zmiany temperatur obu ciał, od ciała o temperaturze $T_{1}$ do ciała o temperaturze $T_{2}$ , gdzie $T_{1} < T_{2}$ .

R1Y82hVv6PSDI

Rysunek poglądowy przedstawia (od lewej) niebieski prostokąt oznaczony dużą literą T z indeksem dolnym jeden, imitujący niższą temperaturę, od prawej czerwony prostokąt oznaczony literą dużą T z indeksem dolnym dwa, imitujący wyższą temperaturę i pomiędzy nimi strzałkę skierowaną w prawo oznaczoną delta duże Q, imitującą przekazywanie ciepła.

Zmiana entropii $Δ S$ podczas procesu zachodzącego w temperaturze $T$ wynosi $Δ S = \frac{Δ Q}{T}$ , gdzie $Δ Q$ to wartość ciepła pobranego lub $Δ S = - \frac{Δ Q}{T}$ , gdzie $Δ Q$ to wartość ciepła oddanego.
Oblicz sumę zmian entropii obu ciał. Sprawdź, czy spełnione jest prawo wzrostu entropii.

Zmiana entropii ciała o temperaturze $T_{1}$ :

Δ S_{1} = - \frac{Δ Q}{T_{1}}

a ciała o temperaturze $T_{2}$ :

Δ S_{2} = \frac{Δ Q}{T_{2}}

Zmiana entropii układu

Δ S = \frac{Δ Q}{T_{1}} + \frac{Δ Q}{T_{2}} = Δ Q (- \frac{1}{T_{1}} + \frac{1}{T_{2}})

Ponieważ $T_{1} < T_{2}$ , to $Δ S < 0$ , czyli entropia maleje, co zaprzecza II zasadzie termodynamiki: W układach izolowanych entropia nie może maleć.

Przeczytaj

Sprawdź się

Jak zinterpretować II zasadę termodynamiki?