Методические указания

При изучении настоящей темы следует обратить внимание на сходство математических выражений, описывающих первое начало термодинамики для физических и химических процессов изменения состояния, на различие в тепловом эффекте реакции, возникающем в зависимости от того, идет ли процесс при p=const или при v=const.

Весьма существенным для усвоения материала данной темы является правильное понимание закона Гесса, устанавливающего независимость теплового эффекта химической реакции от ее промежуточных стадий.

Необходимо разобраться в таких фундаментальных понятиях, как химически обратимые и необратимые реакции, причем химическую обратимость не следует смешивать с термодинамической обратимостью.

При изучении приложения второго закона термодинамики к химическим процессам следует хорошо разобраться в существе характеристических функций и их свойствах, а также усвоить понятие максимальной работы.

Для понимания равновесия химических реакций чрезвычайно важно разобраться в законе действующих масс.

Очень существенна с принципиальной точки зрения так называемая тепловая теорема Нернста, следствием которой является возможность вычисления абсолютного значения энтропии и свободной энергии. [1, гл. 15, с. 382 - 407].

Вопросы для самопроверки

1. В чем смысл и практическое значение закона Гесса?

2. Что такое константа равновесия и в чем ее практическое значение?

3. Что такое обратимая и необратимая химические реакции?

4. Что такое максимальная полезная работа реакции?

5. В чем сущность закона действующих масс?

6. Как влияет температура на константу равновесия, на скорость химической реакции?

7. Что такое эндотермическая и экзотермическая реакции?

8. Сущность тепловой теоремы Нернста и ее практическое значение.

2.14. Методы непосредственного преобразования теплоты в электроэнергию

Методы непосредственного преобразования теплоты в электроэнергию. Схема, цикл и КПД установки с магнитогидродинамическим генератором. Термоэлектрические генераторы и их КПД. Термодинамические основы преобразования энергии в топливных элементах.

Методические указания

При изучении раздела «Паротурбинные установки» было установлено, что термический КПД цикла даже самой совершенной схемы не превышает 45 – 50 % теплоты сжигаемого топлива, т. е. 55 - 50 % теплоты рассеивается в окружающую среду. Поэтому понятно стремление изыскать такие способы получения электроэнергии, которые позволили бы существенно повысить эффективность процесса. Наиболее перспективным для крупной энергетики является способ преобразования энергии топлива в электроэнергию, осуществляемый в МГД - генераторах с последующим использованием тепла отходящих газов из генератора в паросиловом цикле. Необходимо уяснить, что повышение при этом общего термического КПД установки до 65 - 70 % обусловлено использованием большего температурного интервала, чем в обычном паросиловом цикле, за счет повышения начальной температуры рабочего тела (1500 °С и выше).

Большой интерес представляет способ преобразования энергии в термоэлектрических генераторах, термоэлектронных преобразователях и электрохимических генераторах. В последних, даже в реальных условиях, КПД может быть получен близким к единице.

Следует разобраться в термодинамических основах процессов прямого преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию и представлять себе принцип действия установок, в которых протекают эти процессы. [1, гл. 12, с. 325-344].