Дайте формулировки второго закона термодинамики и его аналитическое выражение. Что такое энтропия?

Формулировки:

1. Невозможно провести процесс, единственным результатом которого был бы переход теплоты от холодного тела к нагретому.

, где - бесконечно малое количество теплоты; Т- абсолютная температура; S- энтропия.

Или- При всех обратимых процессах в изолированной системе энтропия её остаётся постоянной, при всех необратимых процессах энтропия системы только возрастает (энтропия изолированной системы стремится к максимуму) (Формулировка по Клаузиусу). В формуле , знак равенства применяется для обратимых, а знак неравенства к необратимым процессам.

 

2. В природе невозможен периодический процесс, единственным результатом которого является совершение работы, проведенной за счёт охлаждения нагревателя (Формулировка В. Томсана).

 

3. Невозможно создать вечный двигатель второго рода - устройство, периодически совершающее работы за счёт внутренней энергии нагревателя и неизменяющее термодинамического состояния окружающих тел (Формулировка Освальда).

 

Энтропия: S – величина, характеризующая направление протекания теплообмена между термодинамической системой и внешней средой, а также направление протекания самопроизвольных процессов в замкнутой системе. Энтропия есть мера рассеивания (деградации) энергии.

 

Вопрос № 7

Изобразите графически изотермический, изобарный, изохорный, адиабатный процесс изменения состояния водяного пара в p-v; T-S; i-s диаграммах.

- изохорный процесс (v=const):

- изобарный процесс (р=const):

- изотермический процесс (t=const):

- адиабатный процесс (dq=const):

 

Вопрос № 8

Дать понятие эксергии и эксергетического КПД, для чего он применяется?

 

Эксергия – максимальная работоспособность потока тепловой энергии.

Функции, определяющие величину эксергии, называются эксергетическими функциями. Эксергия, в отличие от энергии, связанной с фундаментальными свойствами материи, является частным понятием, характеризующим пригодность энергии при заданных условиях окружающей среды.

Из этого уравнения следует, что эксергия потока однозначно определяется, если заданы параметры этого потока (P и Т) и параметры среды (Р0 и Т0).

Эксергия будет тем больше, чем менее необратим процесс. Тем больше в этом случае будет получено полезной работы.

Эксергетический КПД определяется отношением использованной эксергии и подведённой. Например, для теплообменников это будет отношение эксергии теплоносителя на выходе Е” к его эксергии на входе Е’, .

Эксергетический КПД позволяет учесть потери только из-за необратимости процессов, так как лишь в необратимых процессах происходит потеря эксергии. Поэтому для анализа всех обратимых циклов (теоретически обратимые циклы, циклы Карно) он неприменим – во всех этих случаях . Особое значение он приобрёл при оценке эффективности технологических процессов.

 

 

Вопрос № 9