A termikus hatásfoka Carnot ciklus tökéletes
ahol - az abszolút hőmérséklet a fűtés, - abszolút hőmérséklet a hűtőszekrényből.
Carnot-ciklus, fellépett a fordított irányban, egy ideális hűtőrendszer egy hűtési együttható:
Az első főtétele, mint kifejezés a törvény megőrzése és energia átalakítása, nem teszi lehetővé, azonban meghatározni az irányt a folyamatok a természetben. Batch motor tette volna a munka mennyisége egyenlő összefoglalja a hőt (örökmozgó a második fajta), nem mond ellent az első törvény. De tilos a termodinamika második törvénye.
Összefoglaló második törvény kifejezett számos összetételben:
1. A hőátadás a munka szükséges, hogy más, mint egy hőforrás, a hűtőfolyadék egy alacsonyabb hőmérsékletű (Carnot (1796 - 1832) - fr. Fizikus, mérnök).
2. A hő önmagában nem tud átadni egy hidegebb testet egy melegebb (R. Clausius (1822-1888) -. Ez fizikus).
3. Nem tudom ciklikus folyamat, az egyetlen eredmény ez lett volna a mechanikai munka által végzett hűtés a hőtároló (W. Thomson (1824-1907) - angol fizikus.).
4. Nem lehet szakaszos eljárásban csak az eredménye az lett volna, az átalakítás a hő munka (M. Plank (1858 - 1947) - Az fizikus.).
Ennek alapján a kifejezést (22.7), felírható:
ahol a jel ² ² = tárgya váltvaforgató folyamatot, és a megjelölés ² <² - к необратимому. Учитывая, что . выражение (22.9) примет вид
Az arány a hőmennyiség előállított vagy adott el munkafolyadékot olyan hőmérsékletre, amelyen hőcsere zajlik, az úgynevezett csökkentett hőmennyiséget. Egyenlet (22.10) lehet kiszerelni a következőképpen: mivel a algebrai összege mennyiségű hőt a ciklus alatt nem nagyobb, mint nulla (egy reverzibilis ciklus zérus az irreverzibilis - kevesebb, mint nulla).
Az összeg adott mennyiségű hőt a reverzibilis folyamat úgy reprezentálható, mint az értékek különbségét egy állami funkció, amely az úgynevezett entrópia:
ahol - entrópia végén 2 és 1 kezdeti állapotok, illetve; Ez az eltérés entrópia:
Ha dQ> 0, akkor DS> 0; ha dQ <0, то dS <0. Следовательно, возрастание или убывание энтропии указывает на направление теплообмена.
Figyelembe véve az első főtétele egyenlet (22.11) formájában
Az átmenet a termodinamikai rendszer a 1 állapot az állami 2 entrópia változása független a folyamat határozza meg csak a kezdeti és a végső állapotban a paraméterek (hőmérséklet és térfogat értékeket ezen állapotokban).
A termodinamika második törvénye a statisztikai törvény: ez tükrözi a törvények a mozgás a nagyszámú szerveinek részecskék teszik ki izolált rendszert.
Példák problémák megoldása
Probléma 1. Egy mól kétértékű ideális gáz foglal térfogat = 12,3 L = 2 atmoszféra nyomáson, melegítjük konstans térfogaton = 3 atm. A gáz ezután tágul állandó nyomáson, amíg 24,6 = l, majd lehűtjük, állandó térfogaton, hogy a kezdeti nyomás, és végül sűrített állandó nyomáson, amíg a kezdeti térfogatnak. Adjuk meg: 1) a hőmérséklet ciklus pont; 2) a termikus hatásfok a ciklus.
= 12,3 L = 1,23 m 3
= 24,6 L = 2,46 m 3
Az entrópia és a belső energia állami funkciók. Ezek a változás nem függ az átmenet, és csak attól függ, a kezdeti és a végső állapot.
Probléma 1. Draw grafika ideális gáz izoterm és adiabatikus folyamatok a diagram U. S (U - belső energia, S - entrópia).
Probléma 2. Draw ideális gáz példakénti grafikonok izoterm, izochor, izobár és adiabatikus folyamatok az ábrán: 1) T. S; 2) V, S; 3) p. S. S feküdt az abszcisszán. A grafikonok ábrázolják áthaladó egy közös pont nekik.
Probléma 3. ábra. 22.14 ábra az öt folyamatok zajlanak egy ideális gáz. Hogyan működik a belső energia a gáz az egyes folyamatokat? Hogyan működik az entrópia az egyes folyamatokat?
Feladat 4. Döntetlen az ideális gázokra példaként grafikonok izochor, izobár, izoterm és adiabatikus folyamatok az ábrán: 1) S. T; 2) S. V; 3) S. p. S késleltetés az ordinátán. Táblázatok közösek a kiindulási pont.
Probléma 5. ábrán. 22.15 Carnot ciklus található diagramban p, V az ideális gáz. Melyik árnyékos területek nagyobb, az I. vagy II?
7. feladat *. Az ideális gáz (egy ismert g) végrehajt egy ciklikus folyamat, amely két izotermák és két izobár. Izotermikus folyamatok fordulnak elő hőmérsékleten és izobár - nyomáson P1 és P2 (p2 e-szer nagyobb, mint a p1). Keresse ciklus hatékonyságát.
8. feladat Hogyan működik az entrópia termodinamikai rendszer egy adiabatikus folyamat?
Feladat 9. gázmennyiség át egyik egyensúlyi állapotból az egyensúlyi állapot 2 által: a) egy reverzibilis adiabatikus folyamat; b) egy visszafordíthatatlan folyamat. A kezdeti és a végső állapotban a gáz azonosak mindkét folyamat. 1. Mi a növekmény az entrópia a gáz DS mindkét esetben? 2. Lehet egy második folyamat is, hogy adiabatikus?
Probléma 10 *. Az ideális gáz egy ciklus, amely két izotermák és két isochore. 1) Ami a viselkedést: a) a belső energia; b) az entrópia különböző részein a ciklus? 2) Mely részből áll: a) A munka tökéletes gáz; b) az így kapott gáz hő Q nagyobb (kisebb) nulla?
Célzása 11 *. Az ideális gáz egy ciklus, amely két adiabatikus és két izobár. 1. Hogyan működik a következő: a) a belső energia; b) az entrópia különböző részein a ciklus? 2. Melyik részből áll: a) a tökéletes gáz munka A; b) az így kapott gáz hő Q nagyobb (kisebb) nulla?
Feladat 12. megjelenítése a diagramon T. V elkövetett ideális gáz álló ciklus: a) a két izotermák és két izobár; b) két izobár és két isochors.
Feladat 13. megjelenítése a diagramon T. p elkövetett ideális gáz álló ciklus: a) a két izotermák és két isochors; b) két isochors és két izobár.
Feladat 14. megjelenítése a diagramon T. S elkövetett ideális gáz álló ciklus két isochors és két izobár.
Célzása 15 *. Eljáráson egy olyan kör alakú izotermák és két izobár adiabatikus. Ábrázolása ez a folyamat az ábrán T. S (ris.22.17)