Естественные науки

1-й и 2-й законы термодинамики Объясните пожалуйста понятным языком эти законы.

1 За все надо платить
2 Чтобы навести порядок на рабочем столе, надо затратить энергию. А беспорядок возникает сам.
Таисия Белинская
Таисия Белинская
31 291
Лучший ответ
и как не странно, но у Ерлана ответ абсолютно правильный, а у Яншитова - нет.

1-е начало - просто закон сохранения энергии
2-е начало - в изолированной системе энтропия не убывает. Это примерно то же, что "нельзя передать тепло от холодного горячему", но с добавкой: без затраты внешней энергии. Пример - обычный холодильник, он прекрасно передает тепло от более холодных продуктов более теплой кухне. Но жрет электроэнергию.
Елена Ромашова
Елена Ромашова
63 625
Энергия ниоткуда не берется и никуда не исчезает (1), и, будучи отдана на волю случая (закона больших чисел) , так и норовит равномерно размазаться по всем частичкам вещества (2).

PS. Собственно, еще в советские времена преподы говорили студентам ведущих ВУЗов: "Я Вам расскажу, что такое энтропия, и, если хоть один сидящий здесь к концу жизни это осознает, значит, я старался не зря. "

Лично мне очень нравится слово "размазанность", оно сильно помогает перенести понятие энтропии на другие (не всегда физические) модели. А вот классики больше любят слово "хаос", потому что оно подчеркивает, куда эта размазанность стремится.
Саша Щеглов
Саша Щеглов
19 662
1) Халявы - НЕТУ!
2) Ломать - не строить! Мы все умрем!
К сказанному другими добавлю примеры.

1-ое начало термодинамики. Есть цилиндр с газом (с воздухом, например) и свободно скользящий поршень. Нагреваем газ горелкой, тем самым подводим к системе, скажем, 100 Дж. энергии. Согласно закону сохранения энергии, эти 100 Дж. распределятся между увеличением внутренней энергии газа (его атомы/молекулы начнут дергаться и носиться туда-сюда быстрее) и совершением механической работы над поршнем (газ от нагревания расширяется и толкает поршень) . Критически важно, что если вся эта система замкнута, т. е. если кроме цилиндра с газом и поршнем больше "ничего нет", то сумма изменения внутренней энергии газа и механической работы будет равна ровно 100 Дж. - не 99, не 101, а именно 100. Энергия, подведенная к системе, никуда не исчезает бесследно и не берется волшебным образом из ниоткуда, она просто преобразуется в другие виды энергии.
Важно отметить, что если тепла к цилиндру не подводить, то поршень никуда и не двинется, сколько не жди. Другими словами, невозможно совершить механическую работу без подвода энергии извне: невозможно существование вечного двигателя первого рода.

2-ое начало термодинамики. На полу лежит кирпич. Даем ему пинка, кирпич скользит по полу и рано или поздно останавливается. Сразу после пинка кирпич имел какую-то скорость, стало быть, и кинетическую энергию mv^2/2. Когда он остановится, она станет равна нулю. Куда она делась? Превратилась в тепло из-за трения. Причем, согласно 1-му началу, количество этого тепла строго равно mv^2/2. Пока что ничего интересного. Однако, было бы дико увидеть, как эта тепловая энергия как-то опять сама собой превращается в механическую - кирпич вдруг начинает, например, скользить назад, как в фильмах ужасов про полтергейст, а воздух в комнате охлаждается, отдавая тепловую энергию на движение кирпича. Этого не будет, в основном потому, что тепловая энергия - это энергия ХАОТИЧНОГО (беспорядочного) движения молекул/атомов, и этот хаос сам собой в порядок (в нашем примере - в поступательное движение кирпича) никогда не превратится. Мерой этого хаоса является энтропия, и она в изолированной системе (то есть сама собой) не уменьшается, это и есть одна из формулировок второго начала.
Возвращаясь к кирпичу, нужно сказать, что можно придумать некое устройство (двигатель) , которое заставляло бы тепловую энергию воздуха/любого газа толкать кирпич. Но никуда не денешься от того, что тепловые движения молекул газа хаотичны и "лупят" в разные стороны, а не только по кирпичу, так что, как ни старайся, а тепловая энергия перейдет в энергию движения кирпича (в работу) не полностью, другими словами, КПД такого двигателя не может быть 100% -- невозможно существование вечного двигателя второго рода.

Вряд ли я получу приз за самый краткий ответ, но надеюсь, что теперь стало хоть немного понятнее.
ЮБ
Юра Белинис
8 148
1 начало - тепло подведенное к системе тратиться системой на изменение внутренней энергии и работы против внешних сил (расширение) . Что конкретно здесь Вам непонятно?
2- нельзя передать тепло от более холодного тела к более горячему

Похожие вопросы