Що таке другий закон термодинаміки?
Термодинаміка – це наука, що описує закони переходу теплової енергії від одного тіла до іншого. За такого переходу виявляється можливим перетворити частину теплової енергії на корисну роботу.
Тому термодинаміка є основою для розрахунків будь-яких теплових машин: починаючи від парових двигунів і до якихось фантастичних фотонних ракет. Так-так, не дивуйтесь, навіть при польотах у космос без термодинаміки не обійтися!
Термодинаміка виникла в 18-му столітті, коли з’явилися перші парові двигуни, що працюють. Менш ніж за сто років було вироблено три основні постулати, що лежать в основі цієї науки, які називають законами (або початками) термодинаміки. Закони термодинаміки – своєрідні аксіоми, які є узагальненням величезного інженерного досвіду. Тому вони приймаються без підтвердження. Питання "чому?" для аксіом, як відомо, ставити не прийнято. Тому!
Термодинаміка розглядає термодинамічні системи, тобто системи, які мають, серед іншого, деяким запасом внутрішньої енергії, яке у повсякденному житті ми називаємо теплом. Перший закон термодинаміки – це закон збереження енергії таких систем. Відповідно до цього закону термодинамічна система може виконувати корисну роботу тільки за рахунок своєї внутрішньої енергії, або за рахунок припливу енергії зовні.
Другий закон термодинаміки визначає напрямок переходу внутрішньої енергії між термодинамічних систем. Відповідно до цього закону внутрішня енергія (тобто тепло) може мимоволі переходити лише в одному напрямку – від тіла з більшою кількістю внутрішньої енергії до тіла з меншою її кількістю. Тобто, тепло саме по собі може переходити тільки від тіла гарячішого до тіла холоднішого. При такому переході частину теплової енергії можна перетворити на корисну роботу за допомогою спеціально сконструйованих теплових машин. Відсоток внутрішньої енергії, перетворений на корисну роботу, називається коефіцієнтом корисної дії.
Другий початок термодинаміки не суперечить існуванню холодильників та кондиціонерів. Адже для того щоб охолодити предмет, тобто передати його тепло більш гарячому предмету, треба витратити енергію. Грубо кажучи, будь-який охолоджувач сам собою працювати не стане. Для цього треба підключити його до електричної мережі.
І перший, і другий закон термодинаміки видаються очевидними. Як за допомогою цих очевидних законів придумати і розрахувати теплові двигуни (або холодильники), що ефективно працюють, на "одній нозі" не розкажеш. Тому беріть підручник та "гризіть граніт науки"!