В Москве ожидается аномальная жара
Как предупредила ведущий метеоролог Гидрометцентра России Марина Макарова, по Москве во второй половине этой недели прогнозируются высокая температура и возвращение жаркой погоды.
Студент 👩🎓 Васечкин вернулся после жаркой улицы домой 🏘 и открыл холодильник для того, что в квартире стало хоть чуточку прохладнее.
Станет ли в квартире прохладнее?
От раскрытого холодильника студент ожидает охлаждения комнаты. На короткое время и на близком расстоянии от охлаждённых / замороженных продуктов станет, действительно, прохладнее из-за нарушения теплового баланса. Но затем благодаря тепловому обмену температура продуктов станет приближаться комнатной. Чтобы поддержать охлаждение в камере холодильника мотор и компрессор заработают, охлаждающая жидкость начнёт циркуляцию по контуру и ... в комнате выработается даже больше тепла, чем при закрытом холодильнике. Почему?
Второе начало термодинамики
Постулирует невозможность создания вечного двигателя второго рода.
В ходе операций теплообмена энтропия S системы станет большей или равной суммы энтропии её подсистем, допустим их две: S1 , S2.
Другими словами, энтропия не уменьшается, а увеличивается. Формально энтропия определяется как S = klnГ
Где k - постоянная Больцмана примерно 2 калории на моль вещества, на градус Кельвина (Цельсия).
Г - число состояний исследуемой системы.
Ln - натуральный логарифм.
Число состояний определяется по законам теории вероятности, математической статистики. Оно огромное! И поэтому физики оперируют натуральным логарифмом от числа состояний. Постоянная Больцмана призвана привести выражение энтропии к удобному для макроскопических расчётов, таких как давление, объём.
Идеальная машина
Второе начало термодинамики проще понять из идеальной машины Сади Карно. Представьте себе тепловой насос (холодильник, кондиционер), из которого выброшено всё лишнее. Оставлено рабочее тело (хладагент, фреон, эфир и т.п.), заключённое в цилиндр с поршнем, источник тепла с температурой T1 и резервуар для сброса тепла с температурой T2.
Рабочий цикл идеальной машины заключается в том, чтобы изотермически принять тепло 🔥 от нагревателя , адиабатически расширится, совершив работу , двигая поршень, 🪠 и опять же изотермически передать тепло охладителю. Этот цикл повторяется. Заметим, что трения нет, тепловых потерь нет, кроме необходимой для работы идеальной машины передачи тепла в холодный резервуар T2. Всякий раз теплообмен происходит при равной температуре. Диссипации, рассеяния энергии нет. И поэтому такая машина обратима. Т.е. она может работать и как (паровой и иной) двигатель 🚂 и как холодильник - всё зависит от направления работы машины.
Важно, что при этой работе, исходя из законов термодинамики и законов созранения энергии, особую роль соотношение ∆Q/T. Это и есть энтропия. Легко рассчитать коэффициент полезного действия идеальной машины, он равен:
К. П. Д. = 1 - T2/T1.
Где температура определяется по абсолютной шкале Кельвина (-273,15 °С это 0 ° К).
Выше этого предельного значения не не имеет КПД и не работает ни одна машина. При равенстве температур нагревателя и охладителя T1 = T2 не совершается работа.
Выводы
В процессах теплообмена энтропия не убывает, как правило возрастает, и не возможен двигатель второго рода.
Таким образом, совершение механической работы сопровождается неизбежной передачей тепла. Холодильник лишь сильнее нагреет квартиру. И не случайно любой кондиционер имеет отвод тепла наружу.
В четверг в столице температура будет варьироваться от 29 до 31 градуса, а в пятницу и субботу ожидается от 28 до 33 градусов, без осадков. При норме для августа +20...+24 градуса для Москвы это сильная жара, – прокомментировала эксперт. В то же время, температура ночью в эти дни будет 12–17 градусов.
Ранее научный руководитель Гидрометцентра России Роман Вильфанд заявил, что температура воздуха будет выше нормы в ближайшие дни на 2–3 градуса.