Leírom, mert ezen egy hónapot lehet filózófálni és vitatkozni, ha valaki nem érti a zárt rendszer fogalmát és a folyamat reverzibilitását.
A termodinamikai alapegyenlet:
dU= -pdV+TdS
dU- energiaváltozás, p nyomás, dV térfogatváltozás, T hőmérséklet, dS entrópiaváltozás
Az első főtétel szerint dU=0, azaz zárt rendszernek az energiája állandó.
Van két kölcsönható közeg egy zárt (szigetelt) rendszerben. Legyen az egyik az 1. és a másik a 2.
Az első főtétel szerint dU= dU1+dU2=0, azaz dU1=-dU2 , a két test energiájának összege nem változik.
Két lehetőség létezik:
1. Elhanyagoljuk a térfogatváltozást dV1=dV2=0 (pl. két fémből készített test érintkezik)
dS= dS1+dS2=dU1/T1+dU2/T2= dU1(T2-T1)/T1T2
ha a 2. test melegebb T2-T1>0, dU1>0 hiszen a 1. test felvesz hőt
ha a 1. test melegebb T2-T1<0, dU1<0 hiszen a 1. test lead hőt
azaz mindenképpen dS>0
2. Termikus egyensúly van T1=T2=T, de nincs mechanikai egyensúly p1<>p2. (pl. két tökéletes gáz érintkezik).
Ugyancsak igaz a dU1=-dU2 összefugges és a rendszer térfogata nem változik, azaz dV1+dV2=0, dV1=-dV2.
dU1=-p1dV1+TdS1; dU2=-p2dV2+TdS2
dS1=dU1/T+p1dV1/T; dS2=dU2/T+p2dV2/T=-dU1/T-p2dV1/T
Összeadva és rendezve:
dS=dS1+dS2= (p1-p2)dV1/T
ha a p1>p2 akkor dV1>0, hiszen a nagyobb nyomású gáz térfogata kitágul
ha a p2>p1, akkor viszont dV1<0 kisebb nyomású gáz térfogata összehúzódik
ebben az esetben is mindenképpen dS>0.
Tehát zárt rendszerben mindig dS>0, ezt jelenti ki a második főtétel.
Ha várunk végtelen ideig:) , akkor kialakul a tökéletes egyensúly a rendszerben, amikoris az entrópia értéke maximális.
