9. Второе начало термодинамики

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов, которые могут происходить в термодинамических системах.

Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая, что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не может равняться абсолютному нулю (невозможно построить замкнутый цикл, проходящий через точку с нулевой температурой).

10. Воздушная холодильная установка была одним из первых типов холодильных установок, применяемых на практике.

На рис. 29.1 приведена принципиальная схема воздушной холодильной машины (ВХМ).

 Воздух с давлением   поступает в детандер 1, где адиабатно расширяется по линии 1 – 2 (Рис. 29.2) до давления   и совершает при этом работу, отдаваемую детандером внешнему потребителю (например, генератору электрического тока). Расширение воздуха сопровождается понижением его температуры от Т₁ до Т₂. Затем он поступает в охлаждаемый объем 2 (рефрижератор), где отбирает теплоту от охлаждаемого объекта при   по линии 2 – 3.

 Отвод теплоты из охлаждаемого объема возможен только в том случае, если температура воздуха в течение всего изобарного процесса отбора теплоты будет меньше, чем температура охлаждаемого объема. В принципе температура воздуха на выходе из охлаждаемого объема Т₃ может сравняться с температурой охлаждаемых тел. На практике же она всегда немного ниже этой температуры. (Здесь происходит повышение температуры воздуха от Т₂ до Т₃).

По выходе из охлаждаемого объема воздух направляется в компрессор 3 (в основном применяются турбокомпрессоры), где его давление повышается от   до   (при этом температура воздуха возрастает от Т₃ до Т₄) по адиабате 3 – 4. Сжатый компрессором воздух поступает в охладитель 4. Охладитель представляет собой теплообменник поверхностного типа, в котором температура воздуха снижается вследствие отдачи теплоты охлаждающей воде, циркулирующей через охладитель. В принципе температура воздуха на выходе из охладителя Т₁ может быть сделана сколь угодно близкой к температуре охлаждающей воды, однако на практике температура воздуха всегда несколько выше температуры охлаждающей воды. Процесс в охладителе происходит при

 .

11. Закон Фурье

 явление теплопроводности обусловлено стремлением занять состояние более близкоек термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

В установившемся режиме поток энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорционаленградиенту температуры:

где   — вектор потока тепла — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицуплощади, перпендикулярной каждой оси,   — коэффициент теплопроводности (иногда называемыйпросто теплопроводностью), T — температура. Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла отодной грани параллелепипеда к другой):

где P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепадтемператур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).