Что такое 4-й закон термодинамики?
ОТВЕТ
В терминологии, обычно используемой физиками, существует только три принципа термодинамики:
1-й Принцип термодинамики (принцип сохранения энергии):
Изменение внутренней энергии тела равно сумме тепла, поглощенного телом, и работы, совершенной над телом внешними силами.
2-й принцип термодинамики (формулировка Клаузиуса):
Не существует процесса, в котором тепло самопроизвольно переходит от более холодных тел к более нагретым.
Третий закон термодинамики (теорема Нернста):
В фиксированном объеме или при постоянном давлении энтропия системы стремится к нулю по мере того, как температура стремится к абсолютному нулю.
К этим принципам также добавляется так называемый "Принцип нулевой термодинамики":
Если тело A находится в тепловом равновесии с телом B, а тело B находится в тепловом равновесии с телом C, то в то же время тело A находится в тепловом равновесии с телом C.
4-й принцип термодинамики часто называют теоремой Онсагера. Эта теорема применима к необратимым процессам:
Кинетические коэффициенты процессов, протекающих вблизи состояний термодинамического равновесия, удовлетворяют соотношению:
Lik = Lki в случае отсутствия внешнего магнитного поля.
Lik (B) = Lki (-B) при наличии внешнего магнитного поля.
(а также Lik(omega) = Lik (-omega), когда система вращается с угловой скоростью omega).
Пояснение: кинетический коэффициент Lik связывает поток количества i с так называемой термодинамической силой k. Например: возникновение разности потенциалов (U) в проводящей среде вызывает протекание электрического тока (Je). Возникновение разности температур (T) сопровождается тепловым потоком - тепловой поток обозначается Jq. Если разность потенциалов и разность температур возникают одновременно, то в среде возникает как электрический ток, так и тепловой поток, причем
Je = - Lee*grad(U) - Leq *grad(T)/T
Jq = - Lqq*grad(T)/T - Lqe*grad(U)
и согласно теореме Онсагера имеет место равенство коэффициентов, описывающих "перекрестный эффект"
Leq=Lqe
(термодинамическая сила, вызывающая протекание тока, равна -grad(U), а сила, вызывающая протекание тепла, равна -grad(T)/T) ).
Приведенное выше описание является несколько упрощенным - более подробную информацию о теории Онсагера и других теориях неравновесных процессов можно найти в книге Казимежа Гуминьского "Термодинамика необратимых процессов". Некоторые авторы называют четвертый закон термодинамики также Принцип создания наименьшей энтропии (сформулирован Ильей Пригожиным) - этот принцип также описывает неравновесные процессы.
Комментарии
Отправить комментарий