Необоротні процеси в фізиці

Вам відомо, що при теплообміні тіло, що має більш високу температуру, віддає деяку кількість теплоти і остигає, а тіло, що має більш низьку температуру, отримує деяку кількість теплоти і нагрівається.

У відповідності з першим законом термодинаміки можливий і такий процес, при якому менше нагріте тіло віддає деяку кількість теплоти більш нагрітого тіла і ще сильніше остигає, а тіло з більшою температурою, у свою чергу, отримуючи деяку кількість теплоти, ще сильніше нагрівається. При цьому повна енергія системи зберігається, якщо вона замкнута і теплоізольована. Таким чином, перший закон термодинаміки нічого не говорить про направлення процесу теплообміну, т. Е. Про те, яке тіло віддає енергію, а яке її отримує, і не забороняє мимовільно передачу енергії від холодного тіла до гарячого. Ця заборона накладає другий закон термодинаміки, який містить твердження про спрямованість процесів теплообміну. Перш ніж обговорювати цей закон, розглянемо поняття незворотності.

Отже, при теплообміні енергія переходить від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. Зворотний процес передачі енергії від холодного тіла до гарячого мимовільно відбуватися не може, т. є. Теплопередача – незворотний процес.

Якщо налити в посудину розчин мідного купоросу, а зверху воду, то через деякий час внаслідок дифузії речовини перемішаються і розчин стане однорідним. Дифузія сталася мимовільно. Зворотний процес, т. є. Поділ суміші на речовини, мимовільно відбутися не може. Дифузія – також приклад незворотного процесу.

Ще одним прикладом подібного процесу є рух кульки, що впав на плиту і відскочив назад. При цьому кулька сам не підніметься на ту ж висоту, з якої він упав, оскільки частина механічної енергії перетвориться у внутрішню енергію повітря, кульки і плити. Якби було відсутнє опір повітря і удар кульки об плиту був абсолютно пружним, то кулька після удару піднявся б на колишню висоту і його рух було б оборотним. Отже: незворотними є процеси, зворотні яким мимоволі не відбуваються.

Усі реальні процеси необоротні, у тому числі і такий, як старіння живих організмів.

Виникає питання, що потрібно зробити, щоб кулька, ударившись об плиту, піднявся на колишню висоту. Очевидно, необхідно мати джерело енергії, від якого кульці за допомогою спеціального пристрою передавалася б енергія, рівна енергії, витраченої на здійснення роботи проти сил тертя і що перетворилася у внутрішню енергію при деформації кульки і плити. Інакше кажучи, необхідно здійснити більш складний процес, частиною якого було б рух кульки вгору після удару об плиту.

Аналогічно можна передати енергію від тіла з меншою температурою тілу з більш високою температурою. Однак для цього потрібна спеціальна установка, за допомогою якої передавалася б енергія, т. є. Необхідно здійснити більш складний процес, частиною якого була б передача енергії від менш нагрітого тіла до більш нагрітого.

Необоротним називають процес, зворотний якому може протікати лише як одна з ланок складнішого процесу.

Посилання на основну публікацію