Термодинaмикaнинг иккинчи бош қонуни

Мувозанат ва номувозанат жараёнлар. Номувозанат жараён системанинг ичида боради. Aгарда, системанинг ҳолатини белгиловчи параметрлар температура, босим, концентрация ва умуман интенсив хоссалар (системанинг массасига боғлиқ бўлмаган хоссалар) системанинг турли жойларида (қисмларида) турлича бўлса, бу параметрлар, масса ва энергиянинг тенглашишига интилиб, мувозанат томон ҳаракат қилади. Бу хил жараён изолирланган системада боради. Бунга ўз-ўзига борувчи жараёнлар мисол бўла олади.
Мувозанат жараён система билан ташқи таъсир ўртасида боради системанинг ҳолатини белгиловчи ташқи таъсирлар ўзгарган вақтда содир бўлади. Ташки таъсир ўзгарганда, система шу таъсирга мос равишда мувозанат ҳолатига келади, демак, ҳар қайси вақтда системанинг параметрлари ташқи таъсир билан мувозанатда туради. Aгар ташки таъсирнинг ўзгариши тўхтатилса, шу заҳоти системадаги мувозанат жараёни ҳам тўхтайди. Бу хил жараёнлар қайтар ва ноқайтар ҳолатда бориши мумкин.
Иккинчи бош қонун бир неча хил постулатлар ёрдамида таърифланади. Бу постулатларнинг ҳаммаси бир хил натижага олиб келади. Хоҳлаган постулатдан бошқа постулатларни мантиқий келтириб чиқариш мумкин. Aмалиётда кўп амалга ошириладиган энергетик ўзгаришларнинг бўлиши, яъни иссиқликнинг ишга айланиш жараёни Клаузиус постулати асосида амалга ошади. Клаузиус постулатига мувофиқ- иссиқлик иссиқ жисмдан совуқ жисмга ўз-ўзича ўтади, «ўз-ўзича» сўзи тескари жараённинг қандайдир шароитда, ўз-ўзича бўлмаса ҳам содир бўлиши мумкинлиги маъносини беради. Aгар шу сўз бўлмаганда эди, фақат шу жараён содир бўлади, тескари жараён ҳеч қачон содир бўлмайди, деган маъно чиқарди. Иссиқлик манбаининг ўзида иссиқлик ишга айланмайди. Бунинг учун иссиқликни иссиқлик манбаидан олиб, ишга айлантирадиган ишчи жисм бўлиши керак. Масалан, иссиқлик газга (ишчи жисм) берилса, у кенгайиб иш бажаради. Давомли иш қилиш учун газни узлуксиз кенгайтириш керак, лекин бу мумкин эмас. Демак, газ яна кенгайиб иш бажариши учун. у сиқилиши керак, яъни ишчи жисм даврий равишда кенгайиб-сиқилиб ўзгариши керак. Aгар газ бирор температурада кенгайтирилса ва натижада иш бажарса, у яна шу температурада сиқилиши, кенгайтирилганда бажарилган ишга тенг иш сарфланиши керак. Демак, ҳеч қандай фойдали иш бажарилмайди. Фойдали иш бажарилиши учун сиқилишда сарфланган иш газнинг кенгайиб бажарган ишидан кам бўлиши керак. Бунинг учун сиқилиш жараёнини кенгайишдагига нисбатан пастроқ температурада олиб бориш керак. Демак, ишчи жисм совитилиши керак, яъни иссиқлик манбаининг иссиқлигини ишга айлантириш учун совиткич ҳам бўлиши шарт. Бу жараён III.2-расмда схема равишда тасвирланган.



III.2-расм. Иссиқликнинг ишга айланиши

Бундай ҳолда Клаузиус постулатига мувофиқ, иссиқлик манбадан ўз-ўзича совуткичга ўтаверади. Шундай қилиб, иссиқлик манбаидан олинган Q иссиқликнинг ҳаммаси ишга айланмайди, унинг бир қисми иссиқ ҳолида Q₀ - миқдорда совиткичга берилади ва A=Q—Q₀ қисми эса ишга айланади. Иссиқликнинг ишга айланган қисмини Q га нисбати фойдали иш коэффициентидир.

Бу жараёнда манбанинг температураси пасайиб совуткичнинг температураси кўтарилади ва манбанинг температураси совуткичнинг температурасига тенглашганда иссиқликнинг ўтиши ва демак, иш бажарилиш жараёни тўхтайди. Ҳамма иссиқликни олиш учун совуткични абсолют нолгача совитиш керак, лекин бу мумкин эмас. Шундай қилиб, иссиқлик манбаининг ҳамма иссиқлик заҳирасини олиш мумкин эмас, ҳамда манбадан олинган иссиқликнинг ҳаммасини ишга айлантириш мумкин эмас. Фақат иситгичдан иссиқлик олиб, циклик равишда ишлайдиган, шунингдек, уни эквивалент миқдорда тўла ишга айлантира оладиган машина яратиш мумкин эмас (Кельвин- Томсон постулати). Иссиқлик манбаидан иссиқлик олиш жараённи исталганча кайтариб, иссиқлик манбаидан олин­ган ҳамма иссиқликни тўлиқ ишга айлантира оладиган двигатель икки жинсли абадий двигатель (Перпетуум мобиль) дейилади (совиткич бўлмагандагина бунга эришиш мумкин). Шунга кўра, икки жинсли абадий двигатель совуткичсиз ишлайдиган машина бўлиши мумкин. Иккинчи қонуннинг яна бошқа постулатига мувофиқ, икки жинсли абадий двигатель яратиш мумкин эмас. Иш тўлиқ иссиқликка айланади, лекин иссиқлик ишга тўлиқ айланмайди. Лекин бундан иссиқликни ишга айлантириш мумкин эмас, деган хулоса чиқмайди. Бу хилдаги жараён табиатда ва саноатда кенг тарқалган.
Иш иссиқликка айланганда, жараён факат биргина жисмнинг иссиқлик қабул қилувчи жисм термодинамик ҳолатининг ўзгариши билангина чегараланади (масалан, ишқаланиш билан иситилганда). Aксинча, иссиқлик ишга айланганда, иссиқлик манбаининг совиши билан бир қаторда, албатта, яна битта ёки бир қанча жисмнинг термодинамик ҳолати ўзгаради. Термодинамикада ишчи жисмнинг ёки бу жараёнга жалб этилган бошка жисмларнинг термодинамик ҳолатининг ўзгариши компенсация дейилади. Шунга кўра, иккинчи бош қонуннинг яна бир постулатига мувофиқ, компенсациясиз иссиқликни ишга айлантириб бўлмайди. Юқоридаги мисолда, газ кенгайиб сиқилиши жараёнида иш бажарилганда газ (ишчи жисмнинг) ҳолати жараёндан олдинги ҳолатига қайтади, лекин қандай бўлмасин бошқа. бир жисмнинг ҳолати ўзгаради. Бу мисолда ўзгарувчан шундай бошқа жисм совуткичдир. Худди шу йусинда II бош қонуннинг яна бир постулати агар мураккаб жараён бўлса, унинг ягона натижаси иссиқликни ишга айланишидан иборат бўлган жараён бўлиши мумкин эмас.
Aтроф муҳит ҳаво, денгиз сувлари, ер битмас-туганмас иссиқлик заҳирасига эга. Aгар шу иссиқлик манбаларидан иссиқликни ишга айлантирилса, биринчи жинсли абадий двигатель бўлмаса ҳам, ўшандай аҳамиятга эга бўлар эди, чунки иссиқлик манбалари текинга тушаяпти. Бу жараён I бош қонунга зид келмайди. Лекин мумкин эмас, юқорида баён этилган, тошни атрофдан иссиқлик олиб баландликка кутариши мумкин эмасдек, бу манбалардан иссиқликни шундай олиш мумкин эмас, бунинг учун совиткич керак бўлади, бундай совуткич эса йўқ.