41Карно циклі.Карно теоремасы.

Карно циклы.

Карно циклы: a)- тік; б)- кері.

Карно циклы екі изотермиядан 1-2 және 3-4 және екі адиабаттан 2-3 және 4-1 тұрады.1-2 жолының жылуберуші тұрақты температураға T1, мөлшерлі жылулық (q1) жеткізіледі, 3-4 жолымен (q2) жылулық T2 тұрақты температурасымен жылу алмастырушыға алып кетіледі. Kepi Карно циклын іске асыру үшін, барлығы екі жылулық көзі қажет - жылу беруші және жылу қабылдағыш.Изотермиялық процесстегі, меншікті жылулық мөлшері q1 формулаға сәйкес жазылады:

• q1 = RT1 ln(V2/V1)

• q2 = RT2 ln(V3/V4)

Бұл теңдеуден 2-3 адиабаттар үшін табамыз:

• T2/T1 = (V2/V3)k-1

Ал, теңдеу 4-1 адиабаттар үшін:

• T2/T1 = (V1/V4)k-1

Бұдан, V2/V1 = V1/V4 немесе V2/V1 = V3/V4

Жылудинамикасының бірінші заңына сәйкес, алынған l меншікті жұмыс эквивалентті, яғни q1 - q2 = l, ал формулалар Карно пропорциясы деп аталуымен анықталады:q1/T2 = q2/T2

Бұдан:l = q1(1 - q2/q1) = q1(1-T2/T1).

Карно, шексіз жай ағатын (үйкелістен жоғалуы) 1-2-3-4 процессті қарастырған, сол себептен жұмысшы заттар механикалық тепе-теңдікте болады. Бұдан басқа, жұмыстық денемен температура көзі Т1 арасындағы, 1-2 изотерма бойында және Т2, 3-4 бойында шексіз аздаған температура айырмашылығы бар. Сонымен, термиялық тепе-теңдік сақталады. Сондықтан, цикл, қайтымды деп саналады. Бұл циклды, Карноның идеалды циклы деп атайды.

Карно теоремасы.

Бірінші теоремасы:жылулық қозғалтқыштың пайдалы әсер коэффициенті туралы теорема. Оны француз оқымыстысы Н.Л.С. Карно (1796 – 1832) тұжырымдаған (1824). Карно теоремасы бойынша Карно циклінің пайдалы әсер коэффициенті [η=(T1–T2)/T1, мұндағы T1 – қыздырғыштың температурасы, T2 – суытқыштың темп-расы] жұмыстық дененің табиғатына және жылулық қозғалтқыштың құралымына тәуелді болмайды, ол тек қыздырғыш (T1) пен суытқыштың (T2) температураларымен ғана анықталады. пайдалы әсер коэффициенті термодинамиканың екінші бастамасын тұжырымдау кезінде маңызды рөл атқарды;

Екінші теоремасы:соққы теориясында – абсолют серпімсіз соққы кезіндегі кинетикалық энергияның кемуі жайлы теорема.Соққы кезіндегі жүйенің кинетикалық энергиясының кемуі, жүйе нүктелерінің кеміген жылдамдықпен қозғалған кезіндегі кинетикалық энергиясына тең.

42.Жылу машинасы.

Отынның ішкі энегргиясын механикалық энергияға айналдыратын машиналарды - Жылу машиналар деп атайды. Механикалық энергияны әрі қарай электр және басқа кез келген энергия түрлеріне айналдыруға болады. Қазіргі жылу машиналардың көбінде механикалық жұмысты қыздырылған газ ұлғайғанда істейді. Осы газ жұмыс денесі деп аталады. Автомобиль қозғалтқышында жұмыс денесі - ауа,жылу бу турбиналық станцияларда судың буы. Жұмыс денесі қыздырғыштан Q жылу мөлшерін алып көлемін ұлғайтқанда, механикалық жұмыс істейді. Мысалы, автомобиль қозғалтқышының цилиндріндегі ауаның қызуы осы цилиндрдің ішінде бензин жағу арқылы өтеді.  Машинаның жүмыс атқаруы процесі кезінде қыздырыла-тын және салқындатылатын зат жүмысшы дене деп аталады. Температурасы Т_} болатын жэне жылу мөлшерін берІп отыратын термостатты қыздырғыш, ал температурасы Т₂ болатын және жылудың белгілі мөлшерін қабыл-даи отыратьтн термостатты суыткыш деп атайды.

43.Тасымал құбылыстары.Жылу өткізгіштік. Тасымалдау Құбылыстары – физикалық жүйеде электр заряды, масса, импульс, энергия, энтропияның, т.б. физикалық шамалардың кеңістікте тасымалдануы (бөлінуі) арқылы өтетін кинетикалық процестер. Бұл бөлінулер заттың тұтас жүйе ретінде “таза” мех. қозғалысымен де, эл.-магн. күштердің әсерінен де және заттың құрамындағы микробөлшектердің (газ және сұйықтың молекулалары, металл торының электрондары мен оң таңбалы иондары, электролиттің иондары, т.б.) жылулық қозғалысымен де байланысты болады. Жүйеге сыртқы электр өрісінің әсер етуі нәтижесінде, жүйе температурасының құрамының және жүйені құрайтын бөлшектердің (атом, молекула) орташа жылдамдығының кеңістіктік біртекті болмауы салдарынан да Тасымалдау Құбылыстары пайда болады. Физ. шамалардың тасымалдануы олардың градиентіне кері бағытта жүреді.Тасымалдау Құбылыстары жүйені тепе-теңдік күйге жақындатады. Тасымалдау Құбылыстарына электрөткізгіштік (сыртқы электр өрісінің әсерінен электр зарядтарының тасымалдануы және айқас процестер), диффузия (концентрация градиентіне байланысты жүйенің бір бөлігінен екінші бөлігіне массаның тасымалдануы), жылуөткізгіштік (темп-ра градиенті нәтижесінде жылу энергиясының жүйенің бір бөлігінен екіншісіне тасымалдануы), т.б. құбылыстар жатады. Айқас процестер кезінде бір шаманың градиенті басқа шаманың тасымалдануына әкеледі. Мыс., термодиффузия немесе Соре эффектісі – темп-ра градиенті масса ағынын тудырады; керісінше концентрация градиенті есебінен жылу ағыны пайда болады (Дюфур эффектісі). Сыртқы магнит өрісі әсер етпейтін изотроптық жүйелерде термоэлектрлік эффектілер деп аталатын айқас құбылыстар байқалады: екі тізбектеп қосылған әр түрлі өткізгіштердің түрлі темп-радағы түйіндерінде электр тогы жоқ кезде электр қозғаушы күштің (ЭҚК) пайда болуы (Зеебек эффектісі); Пельте эффектісі – тұрақты температурадағы әр түрлі екі өткізгіштің түйіндерінен электр тогы өткенде жылудың бөлінуі немесе жұтылуы; Томсон эффектісі – тогы бар өткізгішті бойлай темп-ра градиенті болғанда жылудың бөлінуі немесе жұтылуы. Сыртқы магнит өрісі әсер ететін изотроптық жүйелерде гальваномагниттік және термомагниттік эффектілер болып саналатын айқас құбылыстар байқалады. Бұл құбылыстар электр тогының әсерінен туындаса оларды гальваномагниттік, ал жылу ағыны есебінен пайда болса термомагниттік деп атайды. Тасымалдау Құбылыстарын кинетик. теория зерттейді.

Жылу өткізгіштік — дененің температура айырмасы бар нүктелері арасында бір нүктеден екінші нүктеге жылу энергиясын жеткізу қасиеті немесе,басқаша айтқанда дененің температурасы жоғары жақтан температурасы төмен жағына қарай жылу өткізу қабілеті. Жылулықтың таралу процессін жалпы алғанда және жылу өткізгіштік сондай-ақ, дененің температурасының таралуымен тығыз байланысты. Сондықтан, алдымен температуралық өріс және температура градиенті ұғымдарымен байланыстығын анықтау керек. Заттардың жылу жүргізгіштігі әр түрлі жэне өте көп санды факторларға байланысты. Газдар үшін, елеулі болып, температурасы мен қысымдары жатады. Мысалы, газ үшін, температураның көбеюінен, жылу жүргізгіштігі артады, ал өте қыздырылған бу үшін, сол сияқты артады, қысымы да, дәл солай артады; сұйықтар үшін, температураның артуынан біраз азаяды. Бұған, су қосылмайды, оның шамамен 120°С температура кезінде, жылу жүргізгіштігі максимумда болады, ал одан ары температурасын көбейткен сайын, судың X кемиді. Көп металлдар үшін, температура ұлғайған сайын, X кемиді. құрылыс материалдары үшін, кеуектілігі мен ылғалдығы ерекше шамасында болады. Кеуектілігі көбейген сайын, X азаяды, себебі материалдардың кеуегі газбен толып, аз жылу өткізгішті болады.