Essays.club - Получите бесплатные рефераты, курсовые работы и научные статьи
Поиск

Второе начало термодинамики

Автор:   •  Ноябрь 26, 2021  •  Лекция  •  5,016 Слов (21 Страниц)  •  241 Просмотры

Страница 1 из 21

Лекция 10

10  Второе начало термодинамики

     Первое начало термодинамики, выражая закон сохранения и превращения энергии, не позволяет указать направление протекания процессов. Кроме того, можно представить множество процессов, которые не противоречат первому началу, но в природе не осуществляются. Ответ на вопрос, какие процессы в природе возможны, а какие нет, даёт второе начало термодинамики. Оно определяет направление развития процессов.

9.1 Обратимые и необратимые процессы

     Термодинамический процесс называется обратимым, если он может протекать как в прямом, так и в обратном направлении, причём после проведении его в обратном направлении ни в самой системе, ни в окружающей её среде не должно остаться никаких изменений.

    Любой равновесный процесс является обратимым, поскольку все его промежуточные состояния являются равновесными и совершенно неважно идёт процесс в прямом, или в обратном направлении. Медленные процессы (медленное расширение и сжатие газа) является равновесными (квазастатическими) и поэтому обратимы. Реальные процессы, сопровождающиеся диссипацией энергии (из-за трения, теплопроводности и т.д.) необратимы.

                                        10.2 Круговые процессы[pic 1]

[pic 2]

Рис.10.1 Работа, совершённая за цикл

Тепловые двигатели служат для превращения теплоты в механическую работу. Все тепловые машины (двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины, холодильные машины и т. д.) работают циклически. Круговым процессом (циклом) называется такой процесс, при котором система после прохождения ряда промежуточных состояний, возвращается в исходное, первоначальное состояние. На [pic 3] диаграмме цикл изображается замкнутой кривой. Если   к   газу  в   баллоне   подвести   некоторое   количество теплоты [pic 4], то согласно первому началу термодинамики ([pic 5])оно расходуется на изменение внутренней энергии газа ([pic 6])и на совершение им работы ([pic 7])при расширении.

     Если процесс вести изотермически ([pic 8] и [pic 9]), то вся подводимая теплота пойдёт на совершение газом работы.  Полезная  положительная  работа [pic 10], совершаемая газом при его изотермическом расширении от объёма [pic 11] до объёма [pic 12], измеряется площадью под кривой [pic 13] на [pic 14]диаграмме (рис.10.1). Для возвращения газа в исходное состояние [pic 15] его необходимо сжать. При этом газ совершит отрицательную работу, определяемую площадью под  кривой   [pic 16].    Суммарная работа газа, равная площади [pic 17], будет положительной, если изотерма сжатия газа окажется ниже изотермы его расширения. Следовательно, сжатие газа должно происходить при более низкой температуре, чем расширение ([pic 18]). Поэтому для работы тепловой машины необходимы: нагреватель, холодильник и рабочее тело.

                          10.3  Идеальная тепловая машина Карно

     Обратимый круговой процесс, называемый циклом Карно, состоит из двух равновесных изотермических и двух равновесных адиабатных расширений и сжатий. Идеальная тепловая машина Карно состоит из цилиндра, заполненного рабочим телом (газом), и двух резервуаров тепла – нагревателя с температурой [pic 19] и холодильника с температурой [pic 20] и теплоизолирующей подставки.   

     Рассмотрим цикл Карно подробно.

1) Цилиндр с газом, имеющим параметры состояния [pic 21], [pic 22] и [pic 23] (точка [pic 24] на [pic 25] диаграмме рис.10.2), ставят на нагреватель и дают возможность газу

...

Скачать:   txt (38.9 Kb)   pdf (2.1 Mb)   docx (1.8 Mb)  
Продолжить читать еще 20 страниц(ы) »
Доступно только на Essays.club