Первый закон термодинамики, закон сохранения энергии.
1-ый закон термодинамики – закон сохранения энергии применительно к изучаемой ТС: энергия не возникает и не исчезает, а только преобразуется из одного вида энергии в другой вид, в количественном отношении оставаясь неизменной. Закон сохранения устанавливает эквивалентность различных видов и форм движения материи.
dU=0 (1)
Изменение внутренней энергии изолированной системы равно 0.
U=const (2)
Внутренняя энергия изолированной системы остается постоянной.
(3) Qi
– i-ое
взаимодействие системы с ОС
dQ=dU+dL (4) – для термомеханической системы
Теплота подводимая к ТС идет на изменение внутренней энергии системы и совершение работы системы по расширению
dq=du+dl; (5)
dq=du+pdv;(6)
h=u+pv;
dh=du+vdp+pdv
dq=dh-vdp
(7)
Теплота, которая подводится к газу идет на изменений энтальпии газа и совершении им технической работы.
Уравнения 6 и 7- две формы записи уравнений 1-ого закона термодинамики для газообразных рабочих тел.
Изменение внутренней энергии в циклах тепловых двигателей всегда =0, откуда следует qt=lt. Для всех циклов различных тепловых двигателей площадь, ограниченная контуром цикла в pv-координатах равна площади, ограниченной циклом в Ts-координатах.
Вечный двигатель первого рода не возможен: если бы можно построить тепловой двигатель, совершающий большую работу, чем кол-во теплоты полезноиспользованной двигателем в цикле, то это означало бы, что закон сохранения энергии не справедлив.
Второй закон термодинамики.
Этот закон является результатом многочисленных экспериментальных данных: если 1-ый закон рассматривает процессы преобразования энергии с количественной стороны. То 2-ой закон термодинамики характеризует эти процессы с качественной стороны, восстанавливает возможность осуществления термодинамич. Процессов и условия преобразования энергии в частности к термомех. Системы преобразования теплоты и работы.
1-ая формулировка: в самопроизвольных процессах теплота переходит от тел с более выской температуры к телам с меньшей температурой, поэтому теплообмен – однонапрвленный процесс.
2-ая формулировка (фор-ка Планка): невозможно построить тепловой дивгатель, все действия которых сводились бы к поднятию некоторого груза и охлаждению теплового источника.
3-ая формулировка (фор-ка Томсона): не вся теплота, полученная от горячего источника (теплоотдатчика) может быть преобразована в работу. А только некоторая ее часть, а остальная теплота должна быть отдана холодному источнику (теплоприемнику)
Тепловая
схема теплового двигателя:
теплоотдатчик – источник с высокой температурой (T1>T2)
ТС – газообразное рабочее тело
теплоприемник – источник с низкой температурой
Lt – работа цикла теплового двигателя
В тепловых двигателях нельзя преобразовать в работу всю теплоту, получаемую от теплоотдатчика. В частности это означает, что нельзя построить тепловой двигатель при наличии только одного источника теплоты. Такой воображаемый двигатель, который способен преврашать в работу всю теплоту, полученную из ОС был назван вечным двигателем второго рода.
Формулировка 2-ого закона для циклов – вечный двигатель второго роданевозможен. Это значит, что для построения теплового двигателя, необходимо располагать двумя телами с различными температурами.