ГЛАВА 21. РАБОТА ГАЗА В ЦИКЛИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Рудольф Клаузиус (1822-1888) - выдающийся немецкий физик. Завершил создание термодинамики, начатое Карно и продолженное Клапейроном, Джоулем, Томсоном. Клаузиус был одним из первых, кто понял глубокие идеи Карно и дал формулировку второго закона термодинамики как всеобщего принципа, определяющего направление тепловых процессов. Ввел в физику новую физическую величину, которую он назвал энтропией (эн - первые буквы слова «энергия», тропия - от греческого слова «превращение»).

Ошибочно распространив второй закон термодинамики на всю Вселенную, Клаузиус (вместе с У. Томсоном) сформулировал концепцию «тепловой смерти» Вселенной, основная идея которой заключается в том, что после установления теплового равновесия во Вселенной - а такое равновесие неизбежно наступит, поскольку температуры тел выравниваются - никакое механическое движение будет невозможно. Эта теория Клаузиуса-Томсона вызвала резкую и не всегда справедливую критику людей, ничего не понимающих в физике. Ошибочность концепции тепловой смерти показал Л. Больцман.

Пример 21.1. Циклический процесс, происходящий с газом, состоит из трех участков (рис. 21.2). На первом газ получает количество теплоты , на втором - , на третьем - . Найти коэффициент полезного действия процесса.

Решение. Очевидно, любой циклический процесс, «проходимый» газом на графике p - V по часовой стрелке, представляет собой некоторый тепловой двигатель. Действительно, при прохождении такого цикла по часовой стрелке работа газа при расширении больше работы, совершенной над газом при сжатии, и потому в течение цикла газ совершает работу, превращая в нее полученную от других тел энергию.