II. főtétel

Question 1

IRREVERZIBILIS FOLYAMAT

• Megfordíthatóság?
• Jellemzők?

Answer 1

Minden valóságos, spontán (önként, kényszer nélkül) lejátszódó folyamat.

• Ezek a folyamatok megfordíthatók, de csak úgy, hgy maradandó változás következik be a környezeten.
• Kezdetben az intenzív paraméterek értékei a rendszer különböző pontjaiban eltérőek. A folyamatok az egyensúlyi állapot felé, az intenzív paraméterek kiegyenlítődésének irányába mennek vége. A folyamatok külső hatás nélkül, önként fordított irányban nem játszódnak le.

Question 2

TERMODINAMIKA II. FŐTÉTELE

• Clausius-féle megfogalmazás?
• Kelvin-Planck-féle megfogalmazás?

Answer 2

Egyetlen más természeti törvényre nem vezethető vissza, tapasztalati axióma.

• A természetben nincs és egyetlen géppel (ún. Clausius-géppel) sem hozható létre olyan folyamat, amelyben hő önként, külső munkavégzés nélkül hidegebb testről melegebb testre menne át.
• A természetben nincs és egyetlen géppel (ún. Kelvin-géppel) sem hozható létre olyan folyamat, amely során egy test hőt veszít és ez a hő egyéb változások nélkül teljes egészében 100%-os hatásfokkal munkává alakulna át. (Azaz nincs másodfajú perpetuum mobile.)

Question 3

REDUKÁLT HŐ

• Összegük Carnot-körfolyamat során?

Answer 3

Hőmérséklettel normált hő: Q/T

• (Q1+Q2)/Q1 = (T1–T2)/T1 —> Q2/T2 + Q1/T1 = 0, tehát reverzibilis Carnot-körfolyamat során a redukált hők összege mindig nulla.

Question 4

TERMODINAMIKAI HŐMÉRSÉKLETI SKÁLA

Answer 4

Mivel η csak a két tartály hőmérsékletétől függ, Kelvin szerint lehetséges egy, az anyagi minőségtől független termodinamikai hőmérsékleti skála.
p0 = 10^5 Pa mellett a Q1 és Q2 mérésével η is meghatározható. Alappontok a jég olvadáspontja és a víz forráspontja. Ismeretlen hőmérséklet úgy mérhető, hogy a keresett T hőmérséklet és a jég T2 olvadáspontja között megint Carnot-féle körfolyamatot létesítünk.
(Q1+Q2)/Q1 = η = (T–T2)/T és T1–T2 = 100 K —> T = T2/(1–η)

Question 5

Irreverzibilis Carnot-körfolyamat hatásfoka?

• Redukált hők összege?

Answer 5

A —> B: véges idő alatt tágul, p(külső) < p(belső)
— kisebb munkát végez a gáz
—kevesebb Q1,irrev hőt vesz fel: Q1,irrev < Q1
C —> D: összenyomás, p(külső) > p(belső)
— nagyobb W(CD) munkát végez a környezet
— nagyobb Q2,irrev hőt ad le: |Q2,irrev > |Q2|

Tehát összességében irreverzibilis Carnot-körfolyamat hatásoka a reverzibilisénél mindig kisebb: η(irrev) < η(rev)

• Q1,irrev/T1 + Q2,irrev/T2 < 0, tehát negatív az összeg.