Równoważność postulatu Plancka o nieodwracalności procesów przebiegających z tarciem i sformułowań drugiej zasady termodynamiki Clausiusa i Kelvina

• Autorzy: Ziemba A.

Warianty tytułu

EN

Equivalence of the Planck's postulate about irreversibility of the processes being proceeded with friction and the Clausius' and the Kelvin's second law of thermodynamics statements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dwa klasyczne sformułowania drugiej zasady termodynamiki, Clausiusa i Kelvina [4], zostały przyjęte jako postulaty, będąc efektem kontynuacji pracy Carnota i uogólnienia wyników obserwacji procesów natury [1, 2]. Postulaty Plancka są takimi sformułowaniami drugiej zasady termodynamiki, których ważność można jednoznacznie zweryfikować na podstawie eksperymentów [3]. Postulaty przyjmuje się bez ścisłego dowodu, możliwe jest jednak dowodzenie ważności jednego sformułowania, po przyjęciu założenia o ważności dowolnego innego. Powszechnie znane są dowody równoważności sformułowań Kelvina i Clausiusa [4, 5], pierwszego i drugiego postulatu Plancka i sformułowania Kelvina [4], a także postulatów Plancka i sformułowania Kelvina [3]. W artykule zaproponowano dowody równoważności pierwszego postulatu Plancka, o nieodwracalności procesów przebiegających z tarciem, i sformułowań drugiej zasady termodynamiki Clausiusa i Kelvina. W dowodzie równoważności pierwszego postulatu Plancka i sformułowania Kelvina uwzględniono nie tylko ciepło tarcia mechanicznego, jak w dowodach przedstawionych w pracach [3, 4], lecz również ciepło tarcia wewnętrznego czynnika termodynamicznego. Pierwszy postulat Plancka może mieć zastosowanie do opisu i doskonalenia tych procesów technologicznych, w których tarcie odgrywa istotną rolę. Im więcej ciepła tarcia jest związane z procesem technologicznym, tym bardziej jest on odległy od wyidealizowanego pojęcia procesu odwracalnego. Szczególnie jest to widoczne w procesach przeróbki plastycznej i obróbki mechanicznej.

EN

Multiplicity of the second law of thermodynamics statements [6] points out on a universal occurrence of its phenomenological aspects in the processes appearing in the nature [7]. Two classical statements of the second law, Clausius' and Kelvin's statements [4], were accepted as the postulates, while being an effect of the Carnot's work continuation and generalization of results of the observation of the processes in the nature [1, 2]. The Planck's postulates are such second law statements, whose validity may be unequivocally verified by the experiments. Three Planck's postulates are directly connected with an essence of the second law, pointing out on a fact of the existence of the irreversible processes in the nature [3]. The postulates are taken as valid without strict proof; however it is possible to prove any one of the statements, if any of the others is accepted as a postulate. It means that all of the statements of the second law are equivalent, however it seems that more proofs of it cause the better understanding of the second law sense. Commonly well-known there are proofs of equivalence of the Kelvin's and the Clausius' statements [4, 5], the first and second Planck's postulates and the Kelvin's statement [4], also the Planck's postulates and the Kelvin's statement [3]. In this paper the equivalence of the first Planck's postulate, about irreversibility of the processes being proceeded with friction, and the Clausius' and the Kelvin's statements of the second law of thermodynamics are proposed. In the proof of equivalence of the first Planck's postulate and the Kelvin's statement not only heat coming from mechanical friction was taken into account, like in proofs presented in works [3, 4], but also heat coming from internal friction of a thermodynamical agent. The first Planck's postulate could be used to describe and optimize such technological processes, in which friction plays a significant role. The more heat coming from friction is accompanying the technological process, the more far it is from idealized concept of reversible process. Particularly it is noticed in the plastic working and machining processes.

Słowa kluczowe

PL

druga zasada termodynamiki; nieodwracalność; tarcie

EN

second law of thermodynamics; irreversibility; friction

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 53, nr 10
• Strony: 604--610
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Ziemba A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Kraków

Bibliografia

• 1. Thurston R. H.: Reflections On The Motive Power Of Heat; from the original French of N.L.S. Carnot, accompanied by an account of Carnot's theory, by sir William Thomson (lord Kelvin), second, revised, edition, New York: John Wiley & Sons, London: Chapman & Hall, Limited, 1897.
• 2. Magie W. F.: The Second Law Of Thermodynamics, Memoirs By Carnot, Clausius and Thomson. New York and London, Harper & Brothers Publishers, 1899.
• 3. Planck M.: Treatise On Thermodynamics, third edition translated from the seventh German edition. New York, Dover Publications, Inc., 1945, s. 79-91.
• 4. Schmidt E.: Thermodynamics — Principles And Applications To Engineering, Oxford, At The Clarendon Press, 1949, s. 90-94.
• 5. Jones J. B., Dugan R. E.: Engineering Thermodynamics. Prentice-Hall, Inc., A Simon & Schuster Company, Englewood Cliffs, New Jersey, 1996, s. 277-278.
• 6. http://www.humanthermodynamics.com/2nd-Law-Variations.html
• 7. Schneider E. D., Kay J. J.: Life as a Manifestation of the Second Law of Thermodynamics. Mathematical and Computer Modelling, 1994, t. 19, nr 6-8, s. 25-48.