1. В чем различие обратимого и необратимого процессов? 2. О чем говорит второй закон термодинамики?

Краткие ответы

1. Обратимый процесс можно провести в обратном направлении так, что и система, и окружающая среда вернутся в исходное состояние. После необратимого процесса в окружающей среде остаются изменения (обычно энергия перешла в тепло), и вернуть всё без затрат работы нельзя.
2. В изолированной системе энтропия не убывает: при необратимых процессах растёт, при обратимых остаётся постоянной. Отсюда: тепло самопроизвольно идёт только от горячего к холодному, а полностью превратить теплоту в работу в циклическом процессе нельзя.
3. Для работы тепловой машины нужны нагреватель и холодильник с разными температурами, ведь \(\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}\). Океан — практически изотермический резервуар, холодного «холодильника» рядом нет, поэтому \(\eta \approx 0\).
4. Нет. При неупругом ударе часть механической энергии переходит во внутреннюю (нагрев, деформация), энтропия растёт. Сама обратно в кинетическую эта энергия не вернётся.
5. Да, в идеальной модели: вакуум (нет сопротивления среды) и абсолютно упругие тела (нет потерь на деформацию и нагрев) — шарик отскочит на ту же высоту, а обратное движение повторяет прямое.
6. Нет. Мешают сопротивление воздуха, трение и неупругие деформации при ударах: энергия переходит во внутреннюю, движение затухает.
7. Тепло идёт от горячего тела к холодному при конечной разности температур. Изменение энтропии \[ \Delta S = -\frac{Q}{T_1} + \frac{Q}{T_2} = Q\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right) > 0 \quad (T_1 > T_2). \] Самопроизвольного обратного процесса (разделения температур) не бывает, значит, теплопроводность необратима.
8. Да, необратимо в термодинамическом смысле: это хаотическое тепловое движение, связанное с диффузией; система сама в исходное состояние не возвращается, энтропия растёт.

Как рассуждать (принцип)

Проверяй процесс по трём признакам:

• Можно ли вернуть и систему, и среду в исходное состояние без изменений?
• Есть ли диссипация — трение, неупругая деформация, теплообмен при конечной разности температур, диффузия?
• Растёт ли энтропия \(\Delta S > 0\)?

Если хотя бы один ответ «да» — процесс необратим. Механика без потерь (идеальный упругий удар в вакууме) — обратима; всё, где энергия «распыляется» в тепло, — нет.

Проверка

• В заданиях 4 и 6 есть потери энергии во внутреннюю — ответ «необратимо» согласуется с ростом энтропии.
• В задании 5 потери специально убраны условием (вакуум, абсолютная упругость) — поэтому ответ «обратимо».
• В задании 7 знак \(\Delta S\) положителен, что и доказывает необратимость.