- •54. Обратимые и необратимые процессы, круговой процесс, тепловые двигатели, холодильные машины.
- •55. Цикл Карно. Максимальный кпд тепловой машины.
- •56. Технические циклы.
- •57. Второе начало термодинамики (6 формулировок).
- •58. Энтропия
- •59.Принцип возрастания энтропии
- •60. Определение энтропии неравновесной системы через статистический вес состояния. III начало термодинамики.
- •61. Метод термодинамических потенциалов (характеристических функций).
- •62. Явления переноса. Средняя длина свободного пробега молекул.
- •63. Коэффициент диффузии.
- •64. Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности.
- •65. Уравнение теплопроводности.
- •70. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Критич. Состояние. Внутр. Энергия реального газа.
- •71. Твёрдые тела.Теплоёмкость кристалла
- •72. Жидкости.Поверхн. Натяж. Жидк.
- •73. Смачивание и капиллярные явления
- •74. Принцип динамич. Отопления
- •75. Элементы физики полимеров
54. Обратимые и необратимые процессы, круговой процесс, тепловые двигатели, холодильные машины.
Всякий термодинамический процесс есть переход системы из одного состояния в другое и такой переход связан с нарушением равновесия системы. Равновесный процесс - процесс, состоящий из непрерывной последовательности равновесных состояний. Такие процессы на диаграмме состояния изображаются сплошной линией. Равновесным может быть только бесконечно медленный процесс. Обратимые процессы – процесс который допускает возвращение системы в исходное состояние, так что система может переходить через те же промежуточные состояния но в обратной последовательности, при этом, возвращаясь в исходное состояние, тела взаимодействуют с системой. Обратимые – бесконечно медленное расширение, сжатие газа. Необратимые – расширение газа в вакууме, явления теплопроводности, диффузии. Как правило все процессы необратимы. Круговым процессом(циклом) называется равновесный процесс, при котором система после ряда изменений возвращается в исходное состояние. Изобразим цикл на диаграмме pV:
На участке 1-2-3 газ расширяется, при этом, получая некоторое количество тепла (Q1) и совершает работу, численно равную площади вертикально заштрихованной фигуры. На участке 3-4-1 газ сжимается и совершает отрицательную работу, или над газом совершается положительная работа, при этом от газа отводится некоторое количество тепла(Q2). Работа совершаемая над газом численно равна площади горизонтально заштрихованной фигуры. После выполнения цикла газ возвращается в исходное состояние (dU=0) и 1-ое начало термодинамики имеет вид: δQ=δA ; Работа δA численно равна площади фигуры 1-2-3-4, а
δQ= Q1- Q2 ; Прямым циклом называется равновесный круговой процесс, когда расширение газа происходит при давлениях больших, чем при сжатиях, т. е. на диаграмме pV такой цикл происходит в направлении движения часовой стрелки. В прямом цикле работа газа положительна и по такому циклу работают тепловые машины, при этом работа (δA) совершается за счет тепла (δQ) сообщенного газу. Обратный цикл протекает в направлении противоположном движению часовой стрелки, по обратному циклу работают холодильные машины, тогда работа газа отрицательна и от газа отводят некоторое количество тепла.
Тепловой машиной называют периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет тепла получаемого извне.
Основные элементы тепловой машины:
--нагреватель
--рабочее тело \ вещество
--холодильник
Пусть Q1 это тепло получаемое от нагревателя рабочим телом на участке1-2-3 , Q2 – тепло возвращаемое рабочим телом холодильнику, тогда на работу затрачивается тепло δQ= Q1- Q2
Вводится КПД (η) – отношение полезно использованного тепла (Q1- Q2) к теплу Q1 полученного от нагревателя.
η=(Q1- Q2)/ Q1 η = δA/ Q1
КПД – отношение механической работы совершаемой тепловой машиной за один цикл к количеству тепла отнятого от нагревателя.
КПД паровоза 7%, трансформатора 98% η не больше 1
Холодильный коэффициент (ε) применяется для характеристики цикла при котором происходит перенос тепла от холодного к горячему телу. Холодильный коэффициент – отношение тепла (Q2) отнятого от охлаждаемого тела к работе (А) затрачиваемой на приведение машины в действие: ε = Q2/А= Q2/ Q1- Q2 ε > 1
Холодильная машина отбирает за один цикл от тела с температурой Т2 количество тепла Q2 и отдает телу с более высокой температурой Т1 количество тепла Q1, для обратимого обратного цикла Карно холодильный коэффициент максимален и равен: ε =Т2/(Т1-Т2)