59. Рівняння теплового балансу.
Для складання рівняння теплового балансу, кількості теплоти, які передаються від одних тіл замкнутої ізольованої системи до інших, розділюють на дві групи: сумарна кількість теплоти, відданої одними тілами та сумарна кількість теплоти, отриманої іншими.
Вочевидь, основний наслідок закону збереження енергії можна записати у вигляді простого та більш зручного рівняння, в якому ці кількості теплоти (за модулем) прирівнюються одна до одної:
| Qвід | = Qотр
Розшифрування рівняння теплового балансу може мати вигляд такого простого твердження: "Під час теплообміну у замкнутій ізольованій системі сумарна кількість теплоти, відданої одними тілами, завжди дорівнює (за модулем) сумарній кількості теплоти, отриманої іншими"
Адіаба́тний проце́с (грец. αδιαβατος — неперехідний) — в термодинаміці зміна стану тіла без обміну теплом з навколишнім середовищем. Його можна здійснити, проводячи стискання чи розширення тіла (наприклад, газу) дуже швидко.
Так, при поширенні звукових хвиль у повітрі чи іншому тілі, у місцях згущення частинок температура підвищується, а в місцях розрідження — знижується. За дуже малий період коливання не відбувається помітного обміну теплом між місцями згущення і розрідження.
Під час адіабатного стискування тіла внутрішня енергія його збільшується, а при адіабатичному розширенні — зменшується. Виконана робота при цьому дорівнює за величиною і протилежна за знаком зміні внутрішньої енергії системи.
60 необорротнысть теплових процесыв
Закон збереження енергії стверджує, що кількість енергії при будь-якому її перетворенні залишається незмінною. Але прагнення до рівноваги означає, що у подій є певний хід: тепло передається від нагрітих тіл до холодних; не може м’яч, що лежить на столі, самостійно почати рухатись. У цьому полягає ІІ закон термодинаміки: неможливо перевести теплоту від більш холодної системи до більш гарячої при відсутності інших одночасних змін в обох системах або в оточуючих тілах. У такому вигляді ІІ закон термодинаміки запропонував Клаузіус.
Мати запас енергії недостатньо, необхідно вміти за рахунок енергії рухати машини та механізми.
Тепловим двигуном називається пристрій, у якому внутрішня енергія палива перетворюється на механічну енергію. У теплових машинах внутрішня енергія, звільняючись при згорянні палива, перетворюється на механічну енергію. Це відбувається так: тіло, розширюючись при нагріванні, виконує роботу. Оскільки пари та гази розширюються сильніше за інші речовини, їх використовують як робоче тіло. Отже, тепловий двигун виконує роботу за рахунок внутрішньої енергії в процесі переходу теплоти від більш гарячих тіл до більш холодних. Але для того щоб тепловий двигун працював, необхідно акти розширення робочого тіла багаторазово повторювати, тобто систему треба повертати до початкового стану. А для цього треба виконати роботу. Очевидно, що корисний вихід роботи можливий тільки в тому випадку, якщо робота повернення до початкового стану буде меншою, ніж робота, яку отримують при розширенні. Неможливість повного перетворення внутрішньої енергії в роботу в тепловому двигуні лежить у основі ще одного формулювання ІІ закону термодинаміки: неможливо здійснити такий періодичний процес, єдиним результатом якого було б отримання роботи за рахунок теплоти, взятої від одного джерела. У такому вигляді ІІ закон термодинаміки запропонував Кельвін. Для характеристики ефективності теплового двигуна використовують коефіцієнт корисної дії (ККД).
ККД - відношення роботи, що виконується двигуном, до кількості теплоти одержаної від нагрівача. Максимальний ККД має машина, що працює за циклом Карно. Цикл Карно складається з двох процесів: ізотермічного та адіабатного.
61 Двигу́н вну́трішнього згора́ння — тип двигуна, теплова машина, в якій хімічна енергія палива, що згоряє в робочій зоні, перетвориться в механічну роботу. Поряд із електричним двигуном двигун внутрішнього згоряння є одним із найпоширеніших типів двигунів. Найчастіше він використовується у транспортних засобах: автомобілях, мотоциклах, поїздах, морському транспорті тощо. Двигуни внутрішнього згоряння застосовуються також в автономних електричних генераторах для виробництва електроенергії. Газова турбіна ( фр. Turbine від лат. Turbo — вихор, обертання) — це тепловий двигун безперервної дії, на лопатках якого енергія стисненого і нагрітого газуперетворюється в механічну роботу на валу.
Складається з компресор а, сполученого безпосередньо з турбіною, і камерою згоряння між ними.
Парова́ маши́на — тепловий поршневий двигун зовнішнього згорання, в якому потенціальна енергія водяної пари, котра надходить під тиском з парового котла, перетворюється в механічну роботу при зворотно-поступальному русі поршня, який через механічні ланки надає обертального руху вихідному валу. У ширшому розумінні, парова машина — всякий тепловий двигун, який перетворює енергію пари в механічну роботу.
62 Без теплових двигунів сучасна цивілізація немислима. Ми не мали б достатньої кількості енергії і були б позбавлені майже всіх видів транспорту.
63. Холодильна машина - пристрій, що служить для відводу теплоти від охолоджуваного тіла при температурі нижчій, ніж температура навколишнього середовища. Процеси, що відбуваються в холодильних машинах, є окремим випадком термодинамічних процесів, тобто таких, в яких відбувається послідовна зміна параметрів стану робочого речовини: температури, тиску, питомої обсягу, ентальпії. Холодильні машини працюють за принципом теплового насоса - віднімають теплоту від охолоджуваного тіла і з витратою енергії (механічної, теплової і т. д.) передають її охолоджуючої середовищі (зазвичай воді або навколишньому повітрю), що має більш високу температуру, ніж охолоджуване тіло. Холодильні машини використовуються для отримання температур від 10 ° С до -150 ° С. Область нижчих температур відноситься до кріогенної техніки. Робота холодильної машини характеризується їх холодопродуктивністю. Перші холодильна машина з'явилися в середині XIX ст.
64
Методи |
Рівні |
Форми |
Опис, вимірювання, порівняння, експеримент, спостереження |
Емпіричний |
Факти, емпіричні поняття, емпіричні правила |
Моделювання, індукція, дедукція, аналіз, синтез, пояснення, абстрагування, мислений експеримент |
Проміжний |
Проблема, концепція, гіпотеза |
Сходження від абстрактного до конкретного, аксіоматичний, системно-структурний |
Теоретичний |
Система законів, теорія, ідея |
я