1.1.Схема перерозподілу енергії в термодинамічній системі.

4. Замкнутий процес. Сукупність двох або кількох процесів, в результаті здійснення яких робоче тіло повертається до початкового стану, називається замкнутим процесом, або циклом. Реальні процеси перетворення не зворотні.

Графічно в PV координатах коловий процес зображений замкнутим контуром 1. a -2 - в -1, у якому лінія 1'- а -2' розширена лінія 2 - в -1' стиснення.

Робота розширення ΔW_P= 1 - а - 2 - 2' - 1' - 1. Робота стиснення ΔW_c= 2 - в - 1 - 1' - 2' - 2

Корисна робота ΔW = ΔW_P – ΔW_C = 1 - а - 2 - в - 1 , ΔW = ΔQ₁ – ΔQ₂

Термічний ККД: η_t = , η_t =

5. Цикл Карно. Припустимо що газ, який є робочим тілом може періодично з'єднуватися, то з гарячим джерелом теплоти (тепловіддавачем) з температурою Т₁ то з холодним джерелом (теплоприймачем) з температурою Т₂.

Цикл Карно складається з двох ізотерм 1- 2 і 3 - 4 і двох адіабат 2 - 3 і 4 - 1.

На ділянці 1-2 робоче тіло з'єднується з джерелом гарячим Т₁, а на ділянці 3 - 4 з холодним джерелом Т₂.

Робота виконана за цикл: ΔW =ΔQ₁ – ΔQ₂

Термічний ККД: η_t =

ΔQ₁ =2,3RT₁lg , (1) та ΔQ₂ = 2,3RT₂lg (2)

поділивши ці рівняння друге на перше :

для адіабати 2-3 : (3) ; для адіабати 4 - 1 : ( 4)

Порівняємо рівняння ( 3 ) і ( 4 ) і отримаємо пропорцію або

Тому , отже ,

тобто температурний ККД :

Висновок:

Цикл Карно є ідеальним і в реальних двигунах нездійсненим, тому що ізотермічні і адіабатні процеси здійснити неможливо. Цикл Карно має велике прагматичне значення, бо за допомогою його можна оцінювати максимальний ККД будь - яких теплових двигунів у певних умовах.

6. Другий закон термодинаміки.

У колових процесах неможливо повністю перетворити підведену теплоту в роботу: частина теплоти неминуче буде віддана холодному джерелу теплоти.

Отже робота замкнутого процесу дорівнює ΔW = ΔQ₁ – ΔQ₂

Висновки:

1. Неможливо забезпечити роботу періодично діючого двигуна, в системі тільки з одним джерелом теплоти, або у системі, де у кількох джерел нема кінцевого перепаду температур.

2. Теплота сама по собі не може передаватися від тіла з нижчою температурою до тіла з вищою температурою.

Цей закон поклав кінець спробам створити вічний двигун другого роду, тобто двигун, що працює з одним джерелом теплоти.

7. Цикл компресора.

Зображення циклу компресора в РV координатах:

Цикл компресора складається: із ізобари всмоктування а-1; криву 1-2, називають – адіабата стиску; 2- в, ізобара випуску.

Корисну роботу, що затрачається на дію компресора, можна визначити як суму робіт стиснення і виштовхування мінус роботу всмоктування

W_k = W_ст +W_вишт – W_всм (5)

Робота всмоктування W_всм = площі a -1-k-o-a = V₁P₁

Робота стиску W_ст = площі 1 -2-c-k-1 =

Робота виштовхування W_вишт = площі 2 -b-o-c-2 = V₂P₂

Отримані роботи підставимо у формулу (5) і получимо кінцеву формулу корисної роботи компресора.

W_k = - робота компресора з адіабатним стисненням

Заняття 1.

Газові закони і термодинамічні процеси.(самостійно)

План уроку.

1. Газові закони. Суміш газів.

2. Теплоємність.

3. Ізохорний, ізобарний, ізотермічний, адіабатний і політропний процеси.

4. Зображення цих процесів в Р - V координатах, зв'язок параметрів. Роботи

процесу і кількість теплоти.