Политропный процесс

_{Политропный процесс – это любой произвольный процесс, протекающий при постоянной теплоемкости, т.е.}

_{Тогда, уравнение 1-го закона термодинамики примет вид}

_{(*) (1)}

_{Таким образом, если C=const и CV=const, то количественное распределение теплоты между внутренней энергией и работой в политропном процессе остается постоянным (например 1:2).}

_{Доля теплоты, расходуемой на изменение внутренней энергии рабочего тела}

_{Доля теплоты, расходуемая на внешнюю работу,}

_{Получим уравнение политропного процесса. Для этого воспользуемся уравнением 1-го закона термодинамики (*)}

_или

(**) (2)

Отсюда, из (*) и (**)

₍₃₎

(4)

_{Разделив второе уравнение (4) на первое (3)}

или

_{Введем величину , называемою показателем политропы. Тогда,}

_{Интегрируя это выражение, получим}

_{Это уравнение является уравнением политропы в pV− диаграмме. Показатель потлитропы n является постоянным для конкретного процесса, и может изменяться от -∞ до +∞.}

_{Пользуясь уравнением состояния, можем получить уравнение политропы в VT и pT – диаграммах.}

_{Из - уравнение политропы в VT- диаграмме.}

_Из

_{− уравнение политропы в pT- диаграмме.}

_{Политропный процесс является обобщающим, а основные процессы (изохорный, изотермический, адиабатный) – частные случаи политропного процесса, каждому из которых соответствует свое значение n. Так, для каждого изохорного процесса n=±∞, изобарного n=0, изотермического n=1, адиабатного n=k .}

_{Поскольку уравнение политропы и адиабаты одинаковы по форме и отличаются только величиной n (показатель политропы вместо k − показателя адиабаты), то можем записать}

• _{работа политропного процесса}

• _{располагаемая работа политропного процесса}

_{Теплоемкость газа из , откуда}

Причем, в зависимости от n теплоемкость процесса может быть положительной, отрицательной, равной нулю и изменяется от -∞ до +∞.

В процессах C<0 всегда l>q т.е. на выполнение работы расширения, кроме подведенной теплоты расходуется часть внутренней энергии газа.

Изменение внутренней энергии политропного процесса

Теплота, сообщаемая газу в политропном процессе

Изменение энтальпии рабочего тела

Второй закон термодинамики

Первый закон термодинамики характеризирует процессы превращения энергии с количественной стороны, т.е. он утверждает, что теплота может превращаться в работу, а работа в теплоту, не устанавливая условий, при которых возможны эти превращения. Таким образом, он только устанавливает эквивалентность различных форм энергии.

Второй закон термодинамики устанавливает направленность и условия протекания процесса

Как первый закон термодинамики второй закон был выведен на основе экспериментальных данных.

Опыт показывает, что превращение теплоты в полезную работу может происходить только при переходе теплоты от нагретого тела к холодному, т.е. при наличии разности температур между теплоотдачиком и теплоприемником. Изменить естественное направление передачи теплоты на обратное можно только за счет затраты работы (например, в холодильных машинах).

Согласно 2-му закону термодинамики

1. Невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от холодных тел к телам нагретым.

2. Не вся теплота, полученная от теплоотдачика, может перейти в работу, а только ее часть. Часть теплоты должна перейти в теплоприемник.

Таким образом, создания устройства, которое без компенсации полностью превращала бы в работу теплоту какого-либо источника, и называемого вечным двигателем второго рода, невозможно!