15. Работа при адиабатном процессе
Адиабатический
процесс - это такое изменение состояний
газа, при котором он не отдает и не
поглощает извне теплоты. Следовательно,
адиабатический процесс характеризуется
отсутствием теплообмена газа с окружающей
средой. Адиабатическими можно считать
быстро протекающие процессы. Так как
передачи теплоты при адиабатическом
процессе не происходит, то
и
уравнение I начала термодинамики
принимает вид
|
(9.20) |
или
т.е.
внешняя работа газа может производиться
вследствие изменения его внутренней
энергии. Адиабатное расширение газа
(dV>0) сопровождается положительной
внешней работой, но при этом внутренняя
энергия уменьшается и газ охлаждается
(dT<0).
16.Политропные процессы
Политропный процесс — термодинамический процесс, во время которого удельная теплоёмкость c газа остаётся неизменной. Предельными частными явлениями политропного процесса являются изотермический процесс и адиабатный процесс. В случае идеального газа изобарный процесс и изохорный процесс также являются политропическими.
Для идеального газа уравнение политропы может быть записано в виде:
pVn = const
где
величина
называется
показателем политропы.
В зависимости от процесса можно определить значение n:
1. Изотермический процесс: n = 1, так как PV1 = const, значит PV = const, значит T = const.
2. Изобарный процесс: n = 0, так как PV0 = P = const.
3. Адиабатный процесс: n = γ, это следует из уравнения Пуассона.
Здесь γ — показатель адиабаты.
4.
Изохорный процесс:
,
так как
,
значит P1
/ P2
= (V2
/ V1)n,
значит V2
/ V1
= (P1
/ P2)(1
/ n),
значит, чтобы V2
/ V1
обратились в 1, n должна быть бесконечность.
17. 2-е начало термодинамики
Выражая всеобщий закон сохранения и превращения энергии, первое начало термодинамики не позволяет определить направление протекания процесса. В самом деле, процесс самопроизвольной передачи энергии в форме теплоты от холодного тела к горячему ни в какой мере не противоречит первому закону термодинамики. 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 результатом которого 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 результатом которого является превращение всей теплоты, полученной от нагревателя, в эквивалентную ей работу.
Формулировка Клаузиуса: теплота сама собой не может переходить от менее нагретого тела к более нагретому.
Формулировка Томсона-Планка: перпетуум мобиле второго рода невозможен.