2. Второе начало термодинамики.

Второе начало термодинамики определяет направление процессов, происходящих в природе и связанных с превращением энергии, тем самым выражает необратимость процессов в природе. Он был установлен путем непосредственного обобщения опытных фактов.

«В природе невозможен процесс, единственным результатом которого был бы переход теплоты полностью в работу». (М. Планк)

«Теплота не может сама собой переходить от тела с более низкой температурой к тему с более высокой температурой». (Клаузиус)

Второй начало термодинамики отрицает возможность использования запасов внутренней энергии какого-либо источника без перехода ее на более низкой температурный уровень.

I и II начала термодинамики, с одной стороны, показывают инженерам и техникам, какие проекты являются просто нереальными, фантастическими и указывают или реальный путь усовершенствования тепловых машин – с другой.

3. Принцип действия тепловой машины. Кпд теплового движения.

Тепловые двигатели появились в начале XVIIIв. в период интенсивного развития металлургической и текстильной промышленности. В России паровой двигатель был предложен Ползуновым (1765г). В 1784г. Уатт получил патент на универсальный паровой двигатель.

Тепловым двигателем называют машины, преобразующие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию двигателя.

Типы тепловых двигателей: паровые машины, паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания, ракеты.

Несмотря на большое разнообразие видов тепловых двигателей, все они имеет основных чертах общий принцип действия. В работе двигателей можно выделить следующие общие черты: энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, путем теплообмена передается газу. Газ, расширясь, совершает работу против внешних сил, приводя в движение механизм.

Любой тепловой двигатель состоит из трех основных частей: рабочего тела, нагревателя и холодильника. Чтобы двигатель работал циклически, необходимо сжать газ после расширения. Для уменьшения работы, совершаемой над газом при сжатии, его охлаждают, использую холодильник (окружающая среда).

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД) называется отношение работы ΔА, совершенной двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя.

- отношение полезно использованной энергии к затраченной энергии.

где А – работа газа; Q₁ – тепло, полученное от нагревателя; Q₂ – тепло, отданное холодильнику.

Максимальный КПД идеальной тепловой машины не зависит от природы рабочего тела, а зависит от термодинамической температуры нагревателя Т₁ и холодильника Т₂ и равен .

Тепловой двигатель тем эффективнее, чем выше температура нагревателя и чем ниже температура холодильника.

Вопросы для самопроверки:

1. Сформулировать и записать уравнение теплового баланса.

2. Чему равно количество теплоты при теплообмене?

3. Что определяет II начало термодинамики?

4. Сформулируйте II закон термодинамики.

5. Что называют тепловым двигателем?

6. Что называется коэффициентом полезного действия теплового двигателя?

7. Чему равен КПД тепловой машины?

8. Чему равен максимальный КПД идеальной тепловой машины?