Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
шпоры по физике.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
2.56 Mб
Скачать

21.Обратимые и необратимые термодинамические процессы. Второе начало термодинамики. Принцип работы тепловых машин. К.П.Д. Обратимых и необратимых тепловых машин.

Термодинамический процесс называется обратимым если он может происходить как в прямом, так и в обратном направлении.

Всякий процесс не удовлетворяющий этим условиям называется необратимым.

ВТОРОЕ начало термодинамики:

любой процесс в замкнутой системе происходит так, что энтропия системы при этом возрастает от нагревателя за цикл отбирается количеством теплоты Q1, а термостату с более низкой температурой T2 передается количество Q2, при этом совершается работа A=Q1-Q2

Анализ выражения для КПД показывает, что максимальный КПД, равный единице, возможен, если двигатель все получаемое количество тепла будет преобразовывать в работу. Все опытные факты свидетельствуют о невозможности создания такого двигателя (вечный двигатель второго рода), и это было сформулировано в виде второго начала термодинамики.

Второе начало термодинамики не только установило границы преобразования тепла в работу, но и позволило построить рациональную шкалу температур (термодинамическая шкала температур) и установить направление процессов, происходящих в теплоизолированных системах.

22.Цикл Карно. Кпд обратимой тепловой машины.

Карно предложил и исследовал идеальный тепловой цикл, названный в последствии циклом Карно. Этот цикл состоит из двух изотерм и двух адиабат (рис. 21). Карно также сформулировал две теоремы, определяющие максимальное значение КПД теплового двигателя.

«Коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей по циклу Карно, зависит только от температур Т1 и Т2 нагревателя и холодильника, но не зависит от устройства машины, а также от вида используемого рабочего вещества».

«Коэффициент полезного действия всякой тепловой машины не может превосходить коэффициента полезного действия идеальной машины, работающей по циклу Карно с теми же самыми температурами нагревателя и холодильника».

Group 79

12, 34, – изотермические расширение и сжатие,

23, 41– адиабатические расширение и сжатие.

В процессе 12 , поэтому

Q1 = .

В процессе 34 U = const, поэтому

Используя уравнения для адиабатического процесса можно показать, что . Тогда

23.Приведенное количество теплоты. Неравенство Клаузиуса. Энтропия и ее статистическое толкование.

Рассматривая процессы превращения тепла в работу, Р. Клаузиус сформулировал термодинамическое неравенство (неравенство Клаузиуса): «Приведенное количество тепла, полученное системой в ходе произвольного кругового процесса, не может быть больше нуля».

где Q – количество тепла, полученное системой при температуре Т, Q1  количество тепла, получаемое системой от участков окружающей среды с температурой Т1, Q2 – количество тепла, отдаваемое системой участкам окружающей среды при температуре Т2. Неравенство Клаузиуса позволяет установить верхний предел термического КПД при переменных температурах нагревателя и холодильника.

,

где Т1 макс – максимальная температура участка среды, от которого система получает тепло; Т2 мин – минимальная температура участка среды, которому система отдает тепло.

Из выражения для обратимого цикла Карно следует, что или , т.е. для обратимого цикла неравенство Клаузиуса переходит в равенство. Это означает, что приведенное количество тепла, полученное системой в ходе обратимого процесса, не зависит от вида процесса, а определяется только начальным и конечным состояниями системы.

Энтропия системы – функция ее состояния, определенная с точностью до произвольной постоянной. Приращение энтропии равно приведенному количеству тепла, которое нужно сообщить системе, чтобы перевести ее из начального состояния в конечное по любому обратимому процессу.

, . Важной особенностью энтропии является ее возрастание в изолированных системах (закон возрастания энтропии): «Энтропия теплоизолированной (адиабатической) системы не может убывать; она возрастает, если в системе идет необратимый процесс, и остается постоянной при обратимом процессе в системе».