Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Топ:
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Интересное:
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2017-12-09 | 563 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Под действием сил трения и сопротивления механическая энергия переходит во внутреннюю. А возможен ли обратный переход, при котором внутренняя энергия превращалась бы в механическую или позволяла бы совершать механическую работу? Оказывается, возможен. Для этого используются так называемые тепловые машины (двигатели), совершающие механическую работу за счет внутренней энергии системы. Тепловые двигатели позволяют использовать огромные запасы внутренней энергии различных энергоносителей (топлива) для нужд цивилизации.
Любая тепловая машина состоит из трех основных частей: нагревателя 1, рабочего тела 2 (газ или пар) и холодильника 3. Нагреватель (теплоотдатчик) передает рабочему телу тепловой машины энергию в виде тепла. Холодильник (теплоприемник) забирает от рабочего тела неизрасходованную часть тепловой энергии. Чаще всего в качестве холодильника используется окружающая среда. Система, которая обменивается энергией (теплотой) с внешней средой или другими системами и совершает работу, называется рабочим телом (веществом).
Работа любой тепловой машины состоит из повторяющихся циклических или круговых процессов (циклов). Циклическим или круговым процессом называется такая последовательность термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в начальное состояние.
Каждый цикл включает в себя:
1) получение рабочим телом энергии от нагревателя;
2) расширение рабочего тела и совершение им работы;
3) передачу неиспользованной части энергии холодильнику и возвращение в исходное состояние.
Рассмотренный круговой процесс представляет собой схему работы любой тепловой машины, преобразующей тепло в работу. Газ получает от нагревателя количество теплоты
|
ΔQ1 часть его ΔQ2 отдает холодильнику. Так как рабочее тело вернулось в исходное состояние, то его внутренняя энергия не изменилась. Согласно первому началу термодинамики разность полученного и отданного количества теплоты (ΔQ = ΔQ1 — ΔQ2) и есть совершенная работа (ΔQ = A).
Коэффициент полезного действия (КПД)тепловой машины определяют как отношение совершенной машиной работы А к количеству тепла ΔQ1, полученному от нагревателя:
КПД характеризует степень преобразования внутренней энергии в механическую в данном тепловом двигателе. Другими словами, это эффективность работы тепловой машины, выраженная количественно.
С изучением вопроса о максимальном КПД тепловых машин исторически связано открытие второго начала термодинамики, которое определяет принцип действия тепловых машин. В 1850 г. немецкий физик Рудольф Клаузиус дал следующую формулировку второго начала термодинамики:
невозможен такой процесс, при котором теплота самопроизвольно переходила бы от более холодных тел к более горячим телам.
В 1851 г. Томсон предложил свою формулировку второго начала термодинамики:
невозможно построить такую циклически действующую тепловую машину, вся деятельность которой сводилась бы только к совершению механической работы и соответствующему охлаждению нагревателя.
Формулировки Клаузиуса и Томсона эквивалентны, т. е. следуют одна из другой. В настоящее время второе начало термодинамики формулируют следующим образом:
в природе невозможен такой циклический процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты, получаемой системой от нагревателя или окружающей среды, в работу.
Подчеркнем, что речь идет о невозможности циклического обратимого процесса, т. е. нециклический процесс, в ходе которого все количество подведенной извне теплоты преобразуется в работу, в природе существовать может. Для примера вспомним изотермическое расширение идеального газа, при котором вся подводимая теплота переходит в работу газа. Однако, как только необходимо будет повторить этот процесс вновь, потребуется вернуть газ в начальное состояние. Для того чтобы газ сжать, нужно либо совершить работу над ним, либо его просто охладить. И если первое условие нас не удовлетворяет, ибо необходимо создать машину, которая сама совершает работу, то второй способ подходит вполне. Но охлаждение газа не может произойти само по себе. Лишнюю теплоту нужно передать какой-либо системе. А это означает, что система, получив теплоту, или нагреется, или сама совершит работу, или произойдет одновременно и то, и другое. В любом случае состояние системы изменится. О чем, собственно, и идет речь во втором начале термодинамики.
|
Поскольку всю полученную теплоту рабочее тело не может преобразовать в работу, то какое-то количество теплоты оно будет «терять», т. е. отдавать холодильнику. Это означает, что КПД тепловой машины никогда не может быть равным единице. Таким образом, второе начало термодинамики ставит непреодолимое препятствие перед любым желающим сконструировать вечный двигатель второго рода, в котором должен быть достигнут КПД, равный единице, т. е. все подводимое тепло переходило бы в работу. Отметим, что нарушения первого начала термодинамики при этом не наступало бы — такие вечные двигатели «разрешены» первым началом термодинамики.
Итак, краткая формулировка второго начала термодинамики:
нельзя построить вечный двигатель второго рода.
Билет 21
|
|
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
© 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!