Podsumowanie
4.1 Procesy odwracalne i nieodwracalne
- Proces odwracalny to ten, w którym zarówno układ, jak i jego środowisko mogą wrócić do swoich stanów początkowych, podążając odwrotną drogą.
- Proces nieodwracalny to ten, w którym układ i środowisko nie mogą jednocześnie wrócić do swoich stanów początkowych.
- Nieodwracalność każdego naturalnego procesu wynika z drugiej zasady termodynamiki.
4.2 Silniki cieplne
- Praca wykonana przez silnik cieplny to różnica między ciepłem dostarczonym z ciepłego rezerwuaru a ciepłem oddanym do zimnego rezerwuaru, czyli .
- Stosunek wykonanej pracy do ciepła dostarczonego z ciepłego rezerwuaru nazywany jest sprawnością silnika, czyli .
4.3 Chłodziarki i pompy ciepła
- Chłodziarka i pompa ciepła to silniki cieplne działające w odwrotnym kierunku.
- Zadaniem chłodziarki jest usuwanie ciepła z zimnego rezerwuaru ze współczynnikiem wydajności .
- Zadaniem pompy ciepła jest dostarczanie ciepła do ciepłego rezerwuaru ze współczynnikiem wydajności .
4.4 Sformułowania drugiej zasady termodynamiki
- Sformułowanie drugiej zasady termodynamiki według Kelvina: niemożliwe jest przekształcenie ciepła z pojedynczego źródła w pracę bez żadnego efektu ubocznego.
- Sformułowania Kelvina i Clausiusa są równoważne.
4.5 Cykl Carnota
- Silnik Carnota ma największa sprawność ze wszystkich silników z obiegiem odwracalnym działających między dwoma rezerwuarami.
- Twierdzenie Carnota jest kolejnym sposobem sformułowania drugiej zasady termodynamiki.
4.6 Entropia
- Zmiana entropii dla izotermicznego procesu odwracalnego jest równa wymienionemu ciepłu podzielonemu przez temperaturę. Zmiana entropii układu dla procesu odwracalnego dana jest wzorem .
- Zmiana entropii między dwoma stanami jest niezależna od drogi termodynamicznej.
4.7 Entropia w skali mikroskopowej
- Entropia wiąże się z nieporządkiem, układ bardziej nieuporządkowany ma wyższą entropię. Po każdym nieodwracalnym procesie Wszechświat staje się bardziej nieuporządkowany.
- Zgodnie z trzecią zasadą termodynamiki temperatura zera bezwzględnego jest nieosiągalna w skończonej liczbie cykli.