Вопрос 24. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Термический кпд цикла. Цикл Карно. Кпд цикла Карно.

Обратимые процессы – это идеализация реальных процессов. Термодинамический процесс наз-ся обратимым, если он может происходить как в прямом, так и в обратном направлении и при этом в окружающей среде и самой системе не происходит никаких изменений. Любой процесс неудовлетворяющий этим условиям является необратимым.

Большое значение для применения термодинамики имеют круговые процессы, которые лежат в основе действия всех тепловых машин: холодильников, двигателей, паровых турбин. Тело, совершающее круговой процесс и обменивающееся энергией с др. телами называется рабочим телом. Если тепловая машина преобразовывает теплоту в работу, то это тепловой двигатель, а если посредством работы отнимается теплота у системы, то это холодильник. Круговые процессы изображаются в диаграммах P-V, P-T, V-T в виде замкнутых кривых. Круговой процесс – цикл, потому что за цикл система возвращается в исходное состояние. Если тело получает количество теплоты и совершает работу, то это прямой цикл, а если наоборот, то обратимый.

Чтобы тепловая машина имела возможность совершать работу необходимо наличие холодильника, т.е. тела, которому рабочее тело будет отдавать кол-во теплоты.

а) Q >0 A>0 б) A<0 Q<0

Особое место среди круговых процессов занимает цикл Карно.

Термический КПД – величина, равная отношению работы, совершённой рабочим телом в прямом обратимом цикле, к количеству теплоты, сообщённой в этом процессе нагревателем.

Тепловая машина при данных значениях температуры нагревателя и холодильника не может иметь большего КПД, чем машина, работающая по обратному циклу Карно при тех же значениях температур нагревателя и холодильника.

Цикл Карно является единственным круговым процессом, который, в принципе, можно осуществить обратимым образом.

Вопрос 25. Энтропия, её статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью. Расчет энтропии в процессах идеального газа.

Обратимые процессы – это идеализация реальных процессов. Термодинамический процесс называетсяся обратимым, если он может происходить как в прямом, так и в обратном направлении и при этом в окружающей среде и самой системе не происходит никаких изменений. Любой процесс неудовлетворяющий этим условиям является необратимым.

Энтропия – функция состояния, которая связана с полученной термодинамической системой теплотой. Пусть с рабочим телом совершили круговой цикл. Он получил количество теплоты при и отдает при .

Отношение полученной теплоты к температуре, при которой происходит это получение, называется приведённая теплота.

ΔS=0 - для обратимых процессов, ΔS>0 – для обратимых; S-энтропия. В замкнутой системе энтропия либо возрастает, либо остаётся постоянной.

В различных изопроцессах:

Из уравнения состояния:

V p=const

Энтропия и термодинамическая вероятность:

Термодинамическая вероятность системы - число всевозможных распределений частиц по координатам и скоростям, соответствующих данному термодинамическому состоянию систем.

Термодинамическая вероятность – это число микросостояний, которым осуществляется макросостояние.

Чем больше микросостояний, которыми осуществляется макросостояния, тем наиболее вероятно число способов его реализации.

Больцман связал энтропию с термодинамической вероятностью:

Энтропия пропорциональна термодинамической вероятности p. Т.к. p заведомо большое число, поэтому берётся - коэффициент пропорциональности, рассчитанный Больцманом: