Физический смысл второго начала термодинамики:

1. теплота самопроизвольно может переходить только от горячего тела к холодному и невозможен процесс единственным результатом которого является передача тепла от холодного тела к горячему. возможность такого процесса позволила бы создать вечный двигатель второго рода.  2) в любой системе степень беспорядка не уменьшается, в замкнутых она остается постоянной, в открытых только возрастает.

Вопрос 35.Тепловая машина: принцип действия, энергетическая схема работы кпд

Тепловая машина – это устройство, преобразующие энергию сгоревшего топлива в механическую энергию. Тепловые машины состоят из нагревателя, рабочего тела, и холодильника. Нагреватель и холодильник- большие резервуары(будем полагать, что их температуры остаются неизменными)

П

Обычно газ

ринцип действия: в тепловом двигателе от нагревателя с температурой Т₁ за цикл отнимается количество теплоты Q₁, а холодильнику с более низкой температурой за цикл передается количество теплоты Q₂. При этом совершается работа А. Поскольку тепловой двигатель за цикл возвращается в исходное состояние, то на основании первого закона термодинамики работа за цикл равна

Q₁=Qподв

Q₂=Qотв

Принцип работы теплового двигателя:

- количество теплоты, переданное системе расходуется на совершение этой системой механической работы и на увеличение ее внутренней энергии (т.е. система должно отдать тепло в окружающее пространство) - 1-й закон термодинамики.

Для характеристики работоспособности двигателей введено понятие коэффициента

полезного действия - КПД.

КПД теплового двигателя может быть вычислен по формуле:

КПД может выражаться и в процентах, тогда расчетная формула будет иметь вид

Н и один тепловой двигатель не может иметь КПД больше либо равный 100%. КПД реальных двигателей всегда менее 100%.

Следствие работы тепловой машины (принцип запрета Томсона и Планка): невозможен процесс, единственным результатом которого было бы преобразование теплоты полученной от нагревателя полностью в работу.Энергетический баланс для рабочего тела:

Qподв=Qотв+А+∆Uгаз+Qрассеян

∆ Uгаз=0(за цикл работы тепловой машины)

А=Qподв-Qотв-Qрасс<= Qподв –Qотва

Вопрос 36. Цикл Карно.Кпд идеальной машины, работающей по циклу Карно; сопоставление с кпд реальной тепловой машины.

36. Цикл Карно. КПД идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно; сопоставление с КПД реальной тепловой машины.

Идеальная тепловая машина - машина Карно (Сади Карно, Франция, 1815) - работает на идеальном газе. Цикл работы идеальной тепловой машины – наиболее энергетически выгодный, то есть наименее энергозатратный, он состоит из двух изотерм (в изотермических процессах все переданное системе тепло идет на совершение ею работы) и двух адиабат (в адиабатных процессах отсутствуют теплопотери, и работа совершается за счет изменения внутренней энергии системы):

1 - 2 - при тепловом контакте с нагревателем газ расширяется изотермически ( при

температуре Тн).

2 -3 - газ расширяется адиабатно (температура рабочего тела уменьшается от

значения Тнагр до значения Тхолод).

После контакта с холодильником:

3 -4 - изотермическое сжатие (при температуре Тх);

4 -1 - адиабатное сжатие (температура системы увеличивается от значения Тхолод до

значения Тнагр).

Максимальный КПД теплового двигателя, работающего по циклу Карно, можно рассчитать по формуле:

Теорема Карно: КПД реальной тепловой машины не может быть больше КПД идеальной машины, работающей в том же интервале температур.

Таким образом, при заданных температурах нагревателя и холодильника КПД идеального теплового двигателя – максимально возможный, но тоже меньше 100%.

Цикл Карно обратим. Машина, работающая по обратному циклу, называется холодильной машиной.