Principiul al doilea al termodinamicii
Principiul intai arata ca in procesele termodinamice are loc conservarea energiei; aceasta inseamna ca energia totala a sistemului si a mediului inconjurator ramane contanta in decursul procesului.
Dar acest principiu nu da nici o indicatie cu privire la sensul de desfasurare a proceselor naturale. Ori, este cunoscut ca fenomenele naturale se desfasoara, de la sine, intotdeauna intr-un sens
bine determinat. De exemplu, un gaz care initial ocupa numai o parte din volumul unui vas, datorita difuziei se va extinde in intreg volumul vasului. Procesul invers ca un gaz care ocupa initial
tot volumul sa se concentreze numai intr-o parte din volumul vasului - nu se poate petrece niciodata de la sine. Acest proces se desfasoara intr-un sens atata vreme cat nu apare vreo interventie din
exterior. Procesele care se produc numai intr-un anumit sens se numesc procese ireversibile. Mai exact, un proces de trecere a unui sistem dintr-o stare initiala A intr-o stare finala B este
ireversibil daca la revenirea sistemului in starea initiala, starea mediului inconjurator difera de starea sa initiala. Daca este posibila revenirea la starea initiala astfel incat starea mediului
inconjurator sa fie identica cu starea sa initiala, se spune ca procesul respectiv este reversibil. Aceste procese sunt ideale, deoarece nu exista procese la care sa nu se produca modificari a
starii mediului inconjutator. Cu alte cuvinte, in general, procesele reale sunt ireversibile.
Al doilea principiu al termodinamicii este o generalizare a experientei. Au existat mai multe enunturi pentru acest principiu, fiecare subliniind cate un aspect al principiului, dar aceste
enunturi sunt echivalente intre ele.
Caldura nu poate trece de la sine de la un corp mai rece la unul mai cald.
Aceasta afirmatie constituie continutul principiului al doilea al termodinamicii in formularea lui Clausius (1850). Acest enunt exclude masina frigorifica visata, deoarece ea implica un transfer
continuu de caldura de la un corp rece catre un corp cald, fara o interventie din exterior. Principiul al doilea in aceasta formulare nu exclude trecerea caldurii de la un corp rece la unul cald,
dar numai cu consum de energie din exterior (functionarea frigiderului).
Din principiul intai al termodinamicii rezulta ca un sistem termodinamic poate efectua lucru mecanic asupra mediului exterior (L > 0), daca primeste caldura din exterior (Q > 0), acest caz
este intalnit intr-o transformare ciclica. Dispozitivul care cedeaza lucru mecanic in exterior dupa fiecare repetare a transformarii ciclice se numeste motor termic sau masina termica. Un alt enunt
care se refera la imposibilitatea transformarii integrale a caldurii in lucru mecanic este principiul al doilea in formularea lui Kelvin si Planck:
Transformarea integrala a caldurii absorbite in lucru mecanic intr-o transformare ciclica este imposibila.
Pentru a transforma integral caldura absorbite in lucru mecanic, masina termica ar trebui sa preia caldura de la o singura sursa, fara sa mai cedeze caldura unei alte surse, deoarece am presupus
ca toata caldura absorbita a fost transformata in lucru mecanic. Masina termica care transforma integral caldura absorbita in lucru mecanic intr-o transformare ciclica, in care se schimba caldura
cu o singura sursa de caldura se numeste perpetuum mobile de speta a II-a. Principiul al doilea in formularea lui Kelvin si Planck arata ca este imposibil sa se construiasca un perpetuum mobile de
speta a II-a, dar permite obtinerea de lucru mecanic intr-o transformare ciclica in care sistemul schimba caldura cu doua surse de caldura aflate la temperaturile T
1 si T
2.
Presupunem ca T
1 > T
2, atunci intr-un ciclu sistemul primeste caldura Q
1 > 0 de la sursa calda si cedeaza caldura Q
2 <0 sursei reci, iar
diferenta Q
1 - |Q
2| este transformata in lucru mecanic.Intr-o transformare ciclica principiul intai dU = Q - L ;dU = 0 , iar Q = Q
1 - |Q
2| reprezinta
caldura totala schimbata de sistem cu exteriorul. Lucrul mecanic efectuat intr-un ciclu este L = Q
1 - |Q
2|. Randamentul unei masini termice ce schimba caldura cu doua surse
este
η = L/Q
1 = [Q
1 - |Q
2|]/Q
1 = 1 - |Q
2|/Q
1
Nucleele stabile din natura au numarul de masa 92 ≥ A ≥ 1. Nucleele cu numarul de masa A > 92 sunt obtinute pe cale artificiala
si sunt instabile. Acestea se dezintegreaza emitand particule 24α, β+ sau β-.
Prin dezintegrarea unui uncleu greu numarul de masa scade obtinandu-se un nucleu cu masa intermediara care are energia de legatura pe nucleon
mare (B = Wℓeg/A). Nuclee stabile se obtin nu numai prin dezintegrarea sau fisionarea nucleelor grele, ci si prin unirea
nucleelor usoare de la inceputul sistemului periodic: 12H si 13H numite reactii de fuziune,
cand energia de legatura pe nucleon (B) creste.
Fuziunea nu se observa in mod spontan pe Pamant datorita fortelor electrostatice de respingere foarte mari care se exercita intre nucleele care interactioneaza.
Reactiile de fuziune sunt posibile la temperaturi foarte ridicate degajandu-se o mare cantitate de energie.
