2. Как вычисляются теплота, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, работа и техническая работа (располагаемая энергия)?

Изохорный процесс:

,

,

Δh= ,

Δs= ln

l=q - =0

Изотермический процесс:

q= ; Δh=0;

Δs=Rln =

3. Что называется коэффициентом разветвления теплоты? Какие он принимает значения в рассматриваемых процессах? Приведите качественную в виде схемы характеристику энергетических превращений в процессах.

Коэффициент разветвления теплоты _U - доля теплоты, затрачиваемая на изменение внутренней энергии. Он равен отношению теплоты, затраченной на изменение внутренней энергии, к самой теплоте: _U = = const

8. Второй закон термодинамики.

1. Какие круговые процессы (циклы) называются прямыми и какие обратными? Что называется термическим КПД и средним давлением цикла? Что они характеризуют? Рассмотрите прямой обратимый цикл Карно. Изобразите его в p-V и T-S координатахЦиклом называется совокупность термодинамических процессов, в результате осуществления которых рабочее тело возвращается в исходное состояние.

Прямой цикл - цикл, в котором теплота превращается в работу (линия расширения проходит выше линии сжатия, цикл протекает по направлению часовой стрелки)

Обратный цикл - цикл, в котором теплота от "холодного" источника передаётся "горячему" источнику при затрате работы (линия сжатия проходит выше линии расширения).

Термический КПД цикла (прямого) есть отношение полезной работы цикла к затраченной теплоте. Термический КПД является экономическим показателем цикла.

Среднее давление цикла - условное постоянное давление, при котором совершается работа, равная работе за цикл при переменном давлении; по физическому смыслу P_t - работа, приходящаяся на единицу рабочего объёма .

Среднее давление цикла является энергетическим показателем цикла.

Прямой обратимый цикл Карно является самым экономичным циклом. Цикл состоит из двух изотермических и двух адиабатных обратимых процессов при наличии двух источников теплоты - "горячего" и "холодного".

12 - изотермическое расширение (T₁ = const), 23 - адиабатическое расширение (dq = 0), 34 - изотермическое сжатие (T₂ = const), 41 - адиабатное сжатие (dq = 0).

Термический КПД цикла Карно

КПД цикла Карно зависит от максимальной (T₂) и минимальной (T₁) температур. КПД растёт с увеличением максимальной и уменьшением минимальной температуры. КПД нельзя получить равным 1.

Термический КПД цикла Карно не зависит от природы рабочего тела (теорема Карно).

Обратный обратимый цикл Карно состоит из следующих процессов: 12 - адиабатное расширение, 23 - изотермическое расширение, 34 - адиабатное сжатие, 41 - изотермическое сжатие.

В процессе 23 (T₂ = const) к рабочему телу подводится теплота q₂ от "холодного" источника, в процессе 41 (T₁ = const) теплота q₁ отводится в "горячий" источник.

Обратные циклы характерны для холодильных машин и тепловых насосов.

Для осуществления цикла затрачивается работа l_ц .

2. Приведите формулировки второго закона термодинамики. Что понимается под вечным двигателем второго рода? Рассмотрите круговой интеграл приведенной теплоты для произвольного обратимого цикла. Сравните круговой интеграл приведенной теплоты в обратимом и необратимом циклах. Отличается ли изменение энтропии в обратимых и необратимых процессах при одинаковых начальных или конечных параметрах?

По Больцману: природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным. Наиболее вероятное состояние термодинамической системы - состояние внутреннего равновесия.

Работа превращается в теплоту непосредственно и полностью. Теплота превращается в работу посредством рабочего тела (газ, пар) лишь частично и при определённых условиях.

Томсон: невозможно превратить в работу энергию какого-либо тела, не производя никакого другого действия, кроме охлаждения этого тела.

Оствальд: вечный двигатель второго рода невозможен. Вечный двигатель второго рода - воображаемый тепловой двигатель, в котором возможно полное превращение подведённой теплоты в работу.

Теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного к более тёплому телу.

Произвольный цикл заменяется суммой элементарных циклов Карно.

При одинаковом изменении приведённой теплоты в необратимом процессе изменение энтропии возрастает по сравнению с изменением энтропии в обратимом процессе.

В замкнутой системе при передаче теплоты от тела А с более высокой температурой телу Б энтропия тела А уменьшается, а тела Б возрастает

В необратимом процессе энтропия возрастает.

Рассмотрим два цикла Карно. В первом случае теплота dq подводится к рабочему телу непосредственно от тела А, во втором - теплота dq сначала передаётся от тела А телу Б, а затем - от тела Б рабочему телу.

С переходом теплоты на более низкий температурный уровень энтропия растёт, а работоспособность рабочего тела снижается пропорционально росту энтропии.