Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Теплотехника_конспект.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
702.46 Кб
Скачать

Истолкование второго закона термодинамики

  • По физическому смыслу сущность второго закона термодинамики можно высказать следующим образом: преобразование теплоты в работу без компенсации невозможно.

Такой компенсацией в круговых процессах является передача части подведенной теплоты нижнему источнику, в разомкнутых процессах – увеличение объема рабочего тела.

  • Немецкий физик О. Клазиус сформулировал второй закон в виде постулата: теплота не может переходить от холодного тела к горячему сама собой, без компенсации.

  • Формулировка В.Томсона: невозможно построить периодически действующую машину, которая выполняет механическую работу и соответственно охлаждает источник теплоты.

  • С. Карно (французский инженер 1824 г.), впервые установивший условия, при которых может происходить превращение теплоты в работу, и факторы, влияющие на КПД тепловой машины, высказал второй закон термодинамики в следующем виде: для получения из теплоты работы необходимо иметь разность температур.

Цикл Карно

Прямой цикл Карно, предложенный в 1824 г. французским ученым С.Карно, является идеальным циклом тепловой машины, потому что обеспечивает наиболее полное преобразование теплоты в работу.

Цикл Карно состоит из оборотных процессов, а именно: из двух изотерм (a-b и c-d) и двух адиабат (b-c и d-a). На участке расширения a-b к рабочему телу подводится от нагревателя количество теплоты q1 при постоянной температуре T1.

Дальше на участке b-c происходит адиабатное расширение с падением температуры от Т1 до Т2. На участке c-d осуществляется изотермное сжатие.

При этом от рабочего тела отводится к охладителю количество теплоты q2 при постоянной температуре Т2.

В результате дальнейшего адиабатного сжатия на участке d-a рабочее тело возвращается в исходное положение. Отметим, что на участках a-b и c-d (изотермы) изменение внутренней энергии равно нулю и подведенная (отведенная) теплота равна работе. На участках b-c и d-a нет подведения (отведения) теплоты и работа происходит за счет изменения внутренней энергии (в процессе сжатия d-a затраченная работа идет на увеличение внутренней энергии рабочего тела).

Термический К.П.Д. цикла Карно определяется по формуле:

ηt = 1 – Т2 / Т1

Повысить К.П.Д. цикла Карно можно за счет увеличения температуры Т1 источника теплоты, или за счет уменьшения температуры Т2 охладителей. Получить К.П.Д. который бы был равен единице можно только в тех случаях, когда Т1 → 8 или Т2 → 0, что невозможно.

Для обратного оборотного цикла Карно холодильный коэффициент определяется по формуле:

Ех = Т2 / (Т1 – Т2)

Термический коэффициент и холодильный коэффициент цикла Карно не зависят от природы рабочего тела (идеальный или реальный газ), а определяются только абсолютными температурами источника теплоты и охладителя. Это положение имеет название теоремы Карно.

Регенеративный цикл Карно

В современных тепловых и холодильных установках используют регенерацию теплоты как метод повышения их эффективности. Этот принцип играет большую роль в увеличении КПД теплосиловых установок. Примером регенерации теплоты может служить регенеративный цикл Карно.