11. Круговой процесс. Энтропия. Второе и третье начала термодинамики. Тепловые двигатели и холодильные машины. Кпд.

Термодинамические циклы - круговые процессы в термодинамике, то есть такие процессы, в которых начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление, объём, температура, энтропия), совпадают.

Термодинамические циклы являются моделями процессов, происходящих в реальных тепловых машинах для превращения тепла в механическую работу, а также для отъема тепла от более холодного тела и передачи его более горячему (охлаждения) под действием механической работы.

Циклом называется процесс при котором система пройдя через ряд состояний возвращается в исходное. Если за цикл совершается работа то он называется прямым.

Прямой цикл - в котором в качестве рабочего тела используется идеальный газ заключенный подвижным телам.

Цикл Карно - это цикл в котором работает идеальная тепловая машина.

Обратимым называют цикл, который можно провести как в прямом, так и в обратном направлении в замкнутой системе. Суммарная энтропия системы при прохождении такого цикла не меняется. Единственным обратимым циклом для машины, в которой передача тепла осуществляется только между рабочим телом, нагревателем и холодильником, является Цикл Карно. Существуют также другие циклы (например, цикл Стирлинга и цикл Эрикссона), в которых обратимость достигается путём введения дополнительного теплового резервуара — регенератора. Общим (т.е. указанные циклы частный случай) для всех этих циклов с регенерацией является Цикл Рейтлингера. Можно показать, что обратимые циклы обладают наибольшей эффективностью.

Адиабатный процесс - это процесс изменение объёма газа при отсутствии теплообмена с окружающими телами.

Энтропия - мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния.

Принцип действия теплового двигателя приведен н. От термостата с более высокой температурой Т₁, называемого нагревателем, за цикл отнимается количество теплоты Q₁, а термостату с более низкой температурой Т₂, называемому холодильником, за цикл передается количество теплоты Q₂, при этом совершается работа А = Q₁ – Q₂.

, где — изменение внутренней энергии тела, — работа, совершаемая системой, — теплота, полученная системой.

КПД - коэфицент полезного действия — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии.

x 100 %, где А — полезная работа, а Q — затраченная работа.

, где Q₁ — количество теплоты, полученное от нагревателя, Q₂ — количество теплоты, отданное холодильнику. Наибольшим КПД обладают тепловые двигатели, работающие по циклу Карно.

12. Уравнение состояния реальных газов.

Реальный газ — газ, который не описывается уравнением состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева.

Зависимости между его параметрами показывают, что молекулы в реальном газе взаимодействуют между собой и занимают определенный объём. Состояние реального газа часто на практике описывается обобщённым уравнением Менделеева — Клапейрона: , где p — давление; V - объем T — температура; Z_r = Z_r (p,T) — коэффициент сжимаемости газа; m - масса; М — молярная масса; R — газовая постоянная.

Чтобы подробнее установить условия, когда газ может превратиться в жидкость и наоборот, простых наблюдений за испарением или кипением жидкости недостаточно. Надо внимательно проследить за изменением давления и объёма реального газа при разных температурах.