13.Первое и второе начала термодинамики

Первый закон термодинамики представляет собой закон сохранения энергии.Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое рано сумме работы внешних сил и коли.теплоты,переданного системе,и не зависит от способа,которым осуществляется этот переход. Если сообщить телу кол-во тепла ΔQ ,тело может за счет этого тепла увеличить свою внутр энергию на величину ΔU и,кроме того,выполнить работу ΔA,причем в силу закона сохранения энергии: ΔQ=ΔU+ΔA.Первый закон термодинамики формулируется следующим образом: теплота,переданная системе,расходуется на изменение ее внутр энергии и на совершение работы. Второе начало термодинамики:Выражая всеобщий закон сохр и превращения энергии, первое начало термодинамики не позволяет определить направление протекания процесса.В самом деле, процесс самопроизвольной передачи энергии в форм равно суммее теплоты от холодного тела к горячему ни в какой мере не противоречит первому закону термодинамики.(невозможен самопроизвольный переход тепла от тела,менее нагретого,к телу,более нагретому)Однако при опускании раскаленного куска железа в холодную воду никогда не наблюдается явление дальнейшего нагревания железа за счет соответствующего охлаждения воды.Далее,первое начало не исключает возможности такого процесса,единственным резу-том кот было бы превращение теплоты,полученной от нагревателя в эквивалентную ей работу.Так, например основываясь на первом начале,можно было бы попытаться построить периодически действующий двигатель,совершающий работу за счет одного источника тепла (например за счет внутренней энергии океана).Такой двигатель называется вечным двигателем второго рода.Обобщение огромного экспериментального материала привело к выводу о невозможности построения вечного двигателя второго рода.Этот вывод получил название второго начала термодинамики. Существует ряд различных по форме,одинаковых по существу формулировок второго начала: Невозможен процесс, единственным рез-том кот явл превращение всей теплоты,полученной от нагревателя,в эквивалентную ей работу.Формулировка Клаузиуса:теплота сама собой не может переходить от < нагретого тела к > нагретому.

14.Цикл Карно. Максимальный кпд тепловой машины

Анализируя работу тепловых двигателей,французский инженер Сади Карно в 1824г.пришел к выводу, что наивыгоднейшим круговым процессом явл обратимый круговой процесс,состоящий из 2ух изотермических и 2ух адиабатических процессов,т.к. он хар-тся наибольшим коэффициентом полезного действия. Такой цикл получил название цикла Карно. В прямом цикле Карно рабочее тело изотермически,а затем адиабатически расширяется,после чего снова изотермически (при более низкой температуре)и потом адиабатически сжимается. Отношение полезной работы к затраченной энергии нагревателя определяет коэффициент полезного действия (к.п.д.) тепловой машины:

КПД тепловой машины Карно зависит только от температур нагревателя и холодильника. Кроме того, из него следует, что КПД может составлять 100 % только в том случае,если температура холодильника равна абсолютному нулю.Это невозможно,но не из-за недостижимости абсолютного нуля,а из-за того,что такой цикл или нельзя замкнуть,или он вырождается в совокупность двух совпадающих адиабат и изотерм.Тепловая машина Карно,работающая по этому циклу,обладает максимальным КПД из всех машин,у кот max и min температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с max и min температурами цикла Карно.