Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Топ:
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Интересное:
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Дисциплины:
2019-11-28 | 206 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Второй закон термодинамики возник на основе изучения принципов действия тепловых машин, назначение которых состоит в превращении теплоты в работу. Основоположником здесь является французский военный инженер С. Карно, опубликовавший в 1824 г. небольшую популярную книгу "Размышления о движущей силе огня". Согласно Карно, для периодического действия тепловой машины, т.е. превращения неограниченного количества теплоты в работу, необходимо по меньшей мере два тепловых резервуара с различающимися температурами - нагреватель и холодильник. Идеи Карно были восприняты и развиты математически Э. Клапейроном (1834), которым было также впервые предложено графическое изображение известного цикла Карно, состоящего из двух изотерм и двух адиабат идеального газа.
Этот цикл соответствует идеальной тепловой машине. В тепловых машинах определённое количество какого-либо вещества, называемое рабочим телом, совершает циклическую последовательность процессов, периодически возвращаясь в исходное состояние. Таким путём достигается превращение теплоты в работу (несамопроизвольное). (Паровая машина LPM RO1, Двигаясь с помощью пара)
Коэффициент полезного действия цикла Карно, т.е. степень превращения теплоты в работу, и вообще наибольший возможный К.П.Д. тепловой машины независимо от рода работающего тела можно выразить соотношением:
где Q1 - теплота, полученная рабочим телом от нагревателя с температурой Т1; Q2 - теплота, отданная холодильнику с температурой Т2. Покажем это: рассмотрим теплоты и работы отдельных процессов и суммарный результат всего циклического процесса для одного моля идеального газа (рабочее тело машины). Нагреватель, холодильник - термостаты с бесконечно большой теплоемкостью.
|
1). Работы изотермических процессов расширения и сжатия на участках АВ и СD равны теплотам процессов:
2). Работы адиабатных процессов на участках BC и DA:
Работы равны и противоположны по знаку, т.е. сколько внутренней энергии убыло, столько и накопилось. А результатом работы цикла явилось превращение теплоты в работу (Q1-Q2), но не всей подведённой Q1, часть от Q1 рассеялась (самопроизвольный положительный процесс, сопровождающий несамопроизвольный отрицательный процесс превращения теплоты в работу).
Объёмы газа V1 и V4, a также V2 и V3 (при адиабатных процессах) связаны между собой т.н. уравнением Пуассона
Или в общем виде ТVk-1=const;
Внутренняя энергия газа не изменилась, и работа, произведённая газом, совершена за счёт теплоты Q1, поглощённой системой в процессе расширения от некоторого источника теплоты с постоянной температурой Т1 (нагреватель). Однако, как видно из (15), только часть теплоты Q1 превращена в работу. Другая часть теплоты - Q2 - передана газом внешней среде - некоторому телу с постоянной температурой Т2 (холодильник). Т.о. А=Q1-Q2;
Отношение А/Q1 показывает, какая часть теплоты, поглощённой газом за один цикл превращается в работу и называется К.П.Д. цикла.
Величина h зависит, т.о., от разности температур, между которыми работает тепловая машина - цикл Карно. При Т1=Т2, очевидно, h = 0 т.е. получение работы в подобной машине при T=const невозможно. Полное превращение поглощённой теплоты в работу (h=1) теоретически возможно при Т2 = 0, т.е. если бы был возможен холодильник с температурой 0 К.
Выводы.
Таким образом, равновесный и обратимый цикл Карно объединяет два процесса: сам собой идущий, самопроизвольный процесс перехода теплоты Q2 от нагревателя к холодильнику и сам собой не идущий, несамопроизвольный процесс превращения теплоты (Q1-Q2) в работу. Этот последний, несамопроизвольный процесс происходит за счёт объединённого с ним самопроизвольного процесса, компенсируется им. Т.о., в равновесном процессе имеет место компенсация несамопроизвольного отрицательного процесса самопроизвольным положительным.
|
Следовательно, единственным результатом любой совокупности процессов не может быть переход теплоты от менее нагретого тела к более нагретому (постулат Клаузиуса). Или так: единственным результатом любой совокупности процессов не может быть превращение теплоты в работу (т.е. поглощение системой теплоты из окружающей среды и отдача эквивалентной этой теплоте работы). Т.о., самопроизвольный процесс превращения работы в теплоту (путём трения), так же, как и самопроизвольный процесс теплопроводности, необратимы. Последнее утверждение может быть изменено иначе: теплота наиболее холодного тела из участвующих в круговом процессе не может служить источником работы (постулат Томсона).
Оба изложенных положения (постулаты Клаузиуса и Томсона) являются формулировками второго закона термодинамики и эквивалентны друг другу.
Постулаты Клаузиуса и Томсона можно объединить в один, согласно которому единственным результатом цикла не может быть отрицательный процесс (сравнить с циклом Карно) - это тоже формулировка второго закона термодинамики.
|
|
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!