Второе начало термодинамики. 
Энтропия

В результате изучения данной главы студент должен:

знать

• • второе начало термодинамики в двух формулировках;
• • понятия обратимого и необратимого процессов, кругового процесса;
• • выражение для КПД кругового процесса и цикла Карно;
• • теоремы Карно;
• • понятие энтропии;
• • изменение энтропии в процессах идеального газа;
• • связь энтропии и термодинамической вероятности;
• • неравенство Клаузиуса и формулу Больмана для энтропии;

уметь

• • рассчитывать КПД кругового процесса;
• • решать типовые прикладные физические задачи на второе начало термодинамики и энтропию;

владеть

• • навыками использования стандартных методов и моделей математического анализа (в первую очередь дифференциального и интегрального исчисления) применительно ко второму началу термодинамики и энтропии;
• • навыками использования методов аналитической геометрии и векторной алгебры применительно ко второму началу термодинамики и энтропии;
• • навыками проведения физического эксперимента, а также обработки результатов эксперимента по второму началу термодинамики и энтропии.

Формулировки второго начала термодинамики

Первое начало термодинамики показывает эквивалентность и возможность взаимопреобразования внутренней энергии, теплоты и работы. Однако оно не указывает возможное направление протекания процессов. Например, первое начало термодинамики, как и закон сохранения энергии, не запрещает самопроизвольный переход теплоты от холодного тела к горячему. Но опыт показывает, что в природе такие процессы не наблюдаются. Поэтому потребовалось сформулировать второе начало термодинамики. Одна из формулировок второго начала термодинамики (по Клаузиусу) прямо запрещает следующий процесс: теплота сама по себе не может переходить от менее нагретого тела к более нагретому. Приведем еще одну формулировку второго начала термодинамики (по Томсону): невозможен вечный двигатель второго рода — периодический процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты в работу вследствие охлаждения одного тела.

Таким образом, установлено неравноправие взаимных переходов теплоты и работы при циклических процессах: полный переход работы в теплоту возможен, а вот переход теплоты в работу возможен лишь частично.