Причины необратимости
Среди различных явлений, приводящих к необратимости термодинамических процессов, можно выделить следующие:
2.15.1.1. Трение
Из всех причин, приводящих к необратимости, трение является наиболее очевидной причиной. Например, в случае с системой цилиндр — поршень, если некоторая доля энергии теряется в процессе сжатия за счет трения, то она не восполняется в процессе расширения. Более того, дополнительные потери имеют место при расширении.
2.5.1.2. Теплопередача за счет градиента температур
Рассмотрим металлическую стенку, отделяющую источник тепла — скажем пламя — от входа тепловой машины. Пусть все тепло Q, взятое от источника, передается через стенку без потерь. Для передачи тепла необходимо наличие градиента температур поперек стенки. Пусть температура поверхности стенки, обращенной к источнику тепла, равна ‘/], а противоположной — Т2. При этом Тх, естественно, должна быть больше, чем Т2. Изменение энтропии равно разности значений Q/T2 и Q/Tv Таким образом, в процессе теплопередачи энтропия возрастает — тепло «обесценивается» с точки зрения возможности совершения работы.
В гл. 3 будет показано, что максимальная эффективность тепловой машины ті = (Тн — Тс)/Тн. Если машина будет работать без промежуточной стенки, то ее эффективность может достигать т) = {Ту — Тс)/Ту, которая больше, чем ц = (Т2- Тс)/ Т:. соответствующая максимальной эффективности работы тепловой машины, отделенной от источника тепла промежуточной стенкой.
2.15.1.3. Недемпфируемое сжатие и расширение газа
В § 2.9, посвященном адиабатическим процессам, мы рассмотрели пример с о—сгрым расширением газа и показали, что такое расширение приводит к не — атимости.