1.3.6. Второе начало термодинамики

Наш физический опыт показывает, что не все тепловые процессы возможны (например, процесс, обратный к вышеописанной диффузии тепла в металлическом стержне, нагретом с одного конца). Второе начало (или закон) термодинамики выделяет возможные тепловые процессы. Он гласит:

Если сплошная среда теплоизолирована (т. е. отсутствует внешний приток или отвод тепла), то энтропия этой среды не убывает.

Математически это выражается неравенством

ΘdS ≥ dQ.

(2)

Для полноты коллекции приведем историческую эволюцию формулировок этого физического закона.

1850 г., Клаузиус:

Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача тепла от холодного тела к более горячему.

1851 г., Кельвин:

Невозможен процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты в работу.

1909 г., Каратеодори:

В любой окрестности любого состояния P¹ существует состояние P₂, которое не может быть конечным состоянием процесса ε(P¹, P²) с нулевым притоком тепла.

Для обратимых процессов из второго начала термодинамики вытекает, что

ΘdS = dQ,

или, что то же (основное термодинамическое тождество):

ΘdS = dU + dA.

(3)

Термодинамические требования к сплошной среде представляют собой новую аксиому.