Термодинамика План

Второй закон термодинамики 
Второй закон термодинамики указывает на существование энтропии [4] как 
функции состояния термодинамической системы и вводит понятие 
абсолютной термодинамической температуры. То есть второе начало 
определяет начало об энтропии, а также её свойствах и признаках. Важно 
отметить, что энтропия, находясь в изолированной системе, остается либо 
неизменной, либо возрастает (в условиях неравновесных процессов). 
Энтропия достигает своего максимума при установлении 
термодинамического равновесия. Это определено законом возрастания 
энтропии. Частым образом в литературных источниках встречаются 
разнообразные формулировки второго закона термодинамики, являясь 
следствиями закона возрастания энтропии. 
Второй закон тесно связан с понятием энтропии (S). Она порождается 
буквально всеми процессами и связана с потерей способности системы 
совершать работу. Рост энтропии является стихийным процессом. Изменения 
в системе увеличения энтропии происходят в том случае, если объем и 

---

энергия системы не являются постоянными. В обратном случае (если объем и 
энергия непостоянны) энтропия подвержена уменьшению. 
Чтобы можно было использовать энергию, необходимо иметь в системе 
области с высоким и низким уровнем энергии. Полезная работа производится 
в результате передачи энергии от области с высоким уровнем энергии к 
области с низким уровнем энергии. 
Если в замкнутой системе происходит процесс, то энтропия этой системы не 
убывает. В виде формулы второй закон термодинамики записывают как: 
где S – энтропия; L – путь, по которому система переходит из одного 
состояния в другое. 
В данной формулировке второго начала термодинамики следует обратить 
внимание на то, что рассматриваемая система должна быть замкнутой. В 
незамкнутой системе энтропия может вести себя как угодно (и убывать, и 
возрастать, и оставаться постоянной). Заметим, что энтропия не изменяется в 
замкнутой системе при обратимых процессах. 
Рост энтропии в замкнутой системе при необратимых процессах — это 
переход термодинамической системы из состояний с меньшей вероятностью 
в состояния с большей вероятностью. Известная формула Больцмана дает 
статистическое толкование второго закона термодинамики: 
где k – постоянная Больцмана; w – термодинамическая вероятность (она 
определяет количество способов реализации макросостояния системы). 
Таким образом, второе начало термодинамики определяется статическим 
законом, непосредственно связанным с описанием закономерностей 
теплового движения молекул (при этом движение является хаотическим). 
Данное движение молекул и составляет систему термодинамики. 
Второй закон термодинамики имеет другие формулировки. Из них можно 
выделить две основных – формулировка Кельвина и формулировка 
Клаузнуса. 
Формулировка Кельвина звучит следующим образом: невозможно создать 
круговой процесс, результатом которого станет исключительно превращение 
теплоты, которое получено от нагревателя, в работу. Данная формулировка 
позволяет сделать вывод о невозможности создания вечного двигателя 
второго рода. Это означает, что периодически действующая тепловая машина 
должна иметь нагреватель, рабочее тело и холодильник. При этом КПД 
идеальной тепловой машины не может быть больше, чем КПД цикла Карно: 
где Tn – температура нагревателя; Th — температура холодильника; (T_n > 
T_h). 
Формулировка Клаузиуса имеет следующий вид: невозможно создать 
круговой процесс, в результате которого будет происходить исключительно 
передача тепла от тела с меньшей температурой к телу с большей 
температурой. 
Таким образом, второй закон термодинамики обуславливает огромное 

---

различие между двумя формами передачи энергии, а именно между работой 
и теплотой [5]. Данный закон позволяет сделать вывод о том, что переход 
упорядоченного перемещения тела является необратимым процессом. 
Притом такое перемещение может переходить в хаотическое движение без 
каких-либо дополнительных процессов.