Второй закон термодинамики (2зТд)
Уравнение 1го закона ТД представляет собой уравнение баланса энергии и позволяет определить теплоту и работу процесса, если известны начальные и конечные параметры рабочего тела, однако 1й закон ТД не позволят возможность того или иного процесса и его направления(при каких условиях и в какой мере 1 вид энергии может превратиться в другой.)
Эти вопросы решает 2зТД.
2зТД устанавливает, что все естественные процессы позволяющие выработать необходимую численность энергии, идут всегда в определённом направлении(от более высокого потенциала к более низкому)
Работа в этих процессах можно получать до тех пор, пока она наступает полное равновесие рассматриваемой системой (р1=р2; t1=t2) Противоестественный процесс можно осуществить в том случае, если затратить работу или осуществить другой естественный процесс, позволяющий получить необходимую для этого энергию.
2зТД сформулирован в форме постулатов.
3Постулатов:
1)Р. Клазиус.
Тепло не может переходить от холодного тела к тёплому без компенсации (само собой ) например холодильник.
2)М.Планк.
Осуществление перпетуум-мобиле(вечного двигателя 2го рода) – невозможно!
Вечного двигателя 2го рода – тепловая машина, которая отбирает теплоту от некоторого источника и непрерывно превращает её в работу(состоит из 1го источника теплоты) С количественной стороны процесс получения работы из теплоты в данном случае был бы не выполним. Однако существование такого двигателя невозможно с точки зрения качественной стороны, процесса перехода теплоты между телами. Если кроме рассматриваемого источника тепла не имеется другого более холодного, то не будет ни передачи энергии в форме теплоты, ни получения работы за счёт этой теплоты.
3)В.Томсан.
Не возможно получение работы в тепловом двигатели, в количестве равном отнятому от горячего источника тепла Q1, то есть необходимо выполнение неравенства L<Q1, или непрерывное получение работы из теплоты возможна только при условии передачи части отбираемой от горячего источника теплоты холодному источнику.
Структурная схема теплового двигателя.
Горячий источник
Рабочее тело
L
Холодный источник
L=Q1-Q2
Горячий источник (теплоотдатчик) – вещество имеющее более высокую температуру и отдающее свою энергию рабочему телу системы в форме тепла.
Холодный источник (теплоприёмник) – вещество к которому подводиться тепло рабочей системы.
В технической системы холодный источник окружающая среда.
Лекция 5
Обратимые и не обратимые процессы.
Энтальпия.
Термодинамический процесс представляет собой совокупность непрерывно меняющегося состояний термодинамической системы.
Между двумя состояниями системы 1-2 можно представить 2 процесса, проходящих по 1 и тому же пути:1-2, 2-1.
1
2
Определение: Процессы в результате которых в прямом и обратном направлениях термодинамическая система возвращается в исходное состояние – обратимый (количество теплоты и работы подведём в прямом = количеству теплоты и работы, обведены в обратном процессе).
Однако, все реальные процессы, в виду наличия сопротивления и других потерь, происходят так, что если попытаться их осуществить в обратном направлении, то для этого придётся затратить больше работы, чем было получено в прямом процессе.
Определение:
Процессы, при проведение которых, в прямом а затем и в обратном направлениях, система не возвращается в обратном процессе в исходное положение – не обратимые.
Только при полной обратимости осуществляемых процессов можно достигнуть лучших результатов(затраты работы на осуществление сжатия будут минимальны, при отсутствие трения, при расширении в полностью обратимых процессах, получаемая полезная работа будет максимальной)
Однако, для расчёта максимальной рабрты и её потерь, вызываемыми необратимыми реальными процессами известных параметров P,V,T и U,h недостаточно. Не хватает параметров, с помощью которых можно было выражать теплоту процесса. ( которая появляется во всех процессах с трением) Таким параметром является функция – энтропия. Умножив на 1/Т обе части уравнения 1го закона ТД.
(dqпод + dqд=dU + pd υ=dh- υ*dp )
получим уравнение для реальных процессов с трением и др. потерями.
dqпод /Т+ dqд/Т=dU/Т + pd υ/Т=dh/Т- υ*dp/Т=dS