ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ.. ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ. Краткие теоретические сведения

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ.

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Краткие теоретические сведения

Циклом называют такую совокупность термодинамических процессов, в которой рабочее тело после серии промежуточных стадий возвращается в начальное состояние. Цикл изображается на диаграмме процессов замкнутой кривой. Работа, которую выполнило рабочее тело в цикле, определяется

A = Q₁ – Q₂, (7.1)

где Q₁ – количество теплоты, которую получает рабочее тело от нагревателя, Q₂ – количество теплоты, которое рабочее тело отдает холодильнику.

Периодически действующее устройство, преобразовывающее тепловую энергию в работу, называется тепловой машиной. Необходимыми элементами тепловой машины являются: нагреватель, от которого машина получает количество теплоты , холодильник, которому она отдает количество теплоты , и рабочее тело, которое совершает работу А.

Коэффициент полезного действия (к.п.д.) тепловой машины:

. (7.2)

Цикл, состоящий из двух изотерм (1-2, 3-4) и двух адиабат (2-3, 4-1), называют циклом Карно (рис. 7.1). Машину, работающую по циклу Карно, называют идеальной тепловой машиной, ее рабочим телом является идеальный газ. К.п.д. идеальной тепловой машины h:

, (7.3)

где T₁ – температура нагревателя, а T₂ – температура холодильника.

Второе начало термодинамики имеет множество формулировок. Наиболее часто встречаются следующие:

- формулировка Томсона: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является производство работы за счет охлаждения теплового резервуара;

- формулировка Клаузиуса: теплота не может самопроизвольно переходить от тела менее нагретого к телу более нагретому.

- закон возрастания энтропии: в замкнутой системе энтропия не убывает;

- вечный двигатель II рода: невозможна тепловая машина с КПД равным единице (КПД всегда меньше «единицы», η < 1).

Второй закон термодинамики показывает, что две формы передачи энергии через работу и количество теплоты не равноценны, поскольку все количество теплоты, взятое от нагревателя, невозможно превратить в работу.

12 Следующая ⇒