körkörös folyamatok
Mielőtt a bemutatása a termodinamika második törvénye, úgy körkörös folyamatot. Ciklikus folyamat, vagy egy ciklus, úgynevezett folyamat, amelyben a termodinamikai test visszatér az eredeti állapotába. Abban az állapotban diagramok, P, V és egyéb folyamatok ábrázolja cirkuláris formájú zárt görbék (ábra. 5.1). Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a két azonos állapotban (az elején és végén a ciklusos folyamat diagram) szekvenciák bármelyike vagy egy és ugyanazon a ponton a gépen.
Ciklus, végre egy ideális gáz, osztható protsessyrasshireniya (1 - 2) és a tömörítést (2 - 1) gáz. Work expanziós (határozza meg a területi adatokat 1a 2V2V1 1) pozitív (), a kompressziós munka (által meghatározott területen 2b 1V1V2 2. ábra) negatív (dV <0). Следовательно, работа, совершаемая за цикл, определяется площадью, охваченной замкнутой кривой. Если за цикл совершается положительная работа
(Ciklus bevételek az óramutató járásával megegyező irányban), ez az úgynevezett egy egyenes vonal (ábra. 5.1). Ha a ciklus negatív munka
(Ciklus órajárással ellentétes), ez az úgynevezett inverz (ábra. 5.2).
Körkörös folyamatokban bekövetkezett összes hő motorok: belsőégésű motorok, gőz- és gázturbinák, gőz- és hűtőgépek, stb ...
Ennek eredményeként, a kör alakú folyamat, a rendszer visszatér, hogy a kezdeti állapotban, és így a teljes változási a belső energia a gáz nulla. Ezért az első főtétele a körkörös folyamat
azaz munkát ciklusonként egyenlő mennyiségű hőt kapott kívülről. Azonban, a kör alakú folyamat, a rendszer a hő mint átvevő, és amely ezért
ahol Q1 - hőmennyiséget rendszer által kapott; Q2 - a hőmennyiség adott rendszer.
Ezért a termikus hatékonyságot a folyamat a körkörös
Minden termodinamikai folyamatokat, beleértve a körkörös, két csoportra oszthatók: reverzibilis és irreverzibilis.
A folyamat az úgynevezett reverzibilis, ha folytatódik oly módon, hogy miután a lezárási folyamat, akkor ezt úgy végezhetjük fordított irányban keresztül ugyanazt a köztes állapotban, és hogy a közvetlen eljárással. Miután a kör reverzibilis folyamat nem változik a környezete rendszer, nem fog megtörténni. Ebben az esetben, a környezet értendő, egy sor minden nem-rendszer szervek, amelynek a rendszer közvetlen kölcsönhatásban.
A folyamat a visszafordíthatatlan, ha zajlik, úgy, hogy vége után a rendszer nem lehet vissza az eredeti állapotába, amikor az előző közbenső állapotokat. Lehetetlen, hogy végezzen körkörös visszafordíthatatlan folyamat, hogy bárhol a környezet változatlan maradt.
Invertibility tulajdonság birtokában csak egyensúlyi folyamatok. Mindegyik közbenső állapot egy termodinamikai egyensúlyban, érzéketlenek az a tény, hogy a folyamat az előre vagy fordított irányban.
Például, akkor feltételezhetjük, egy reverzibilis adiabatikus folyamat gáz iliszhatiya. Az adiabatikus folyamat feltételei, hőszigetelő rendszer kiküszöböli a közvetlen hőcsere a rendszer és a környezet. Ezért, a termelő adiabatikus a gáz. majd préseléssel. gáz visszakerül az eredeti állapotát, hogy a környezet nem lesz változás. Természetesen a valós világban, és ebben az esetben, mindig van néhány visszafordíthatatlanságáról az eljárás során, például a tökéletlen szigetelés, súrlódás során a dugattyú mozgásának, stb
Csak reverzibilis folyamatok hőt használják a tervezett célra, kárba vész. Ha a folyamat nem egyensúlyi, lesz visszafordíthatatlan átmenet, azaz a része energia elvész (visszafordíthatatlanul).
Ezek legnagyobb hatékonyságot a gép, ami csak reverzibilis folyamatokat.
Reálfolyamatok kíséri energiaelnyelő (súrlódás miatt, hővezetés, stb), amely a kapcsolattartó nem tekinthető. Váltvaforgató folyamatok - ez bizonyos mértékig idealizáció valós folyamatokat. Az ellenérték két okból is fontos:
· Sok természetben zajló folyamatok és a technológia gyakorlatilag reverzibilis
· Váltvaforgató folyamatok a leggazdaságosabb, és vezet a maximális érték a termikus hatásfok hő motorok.
Heat mashinoynazyvaetsya periodikus áramú motor végez munkát a hőség miatt kapott kívülről.
Bármilyen hőerőgép elvén működik körkörös (ciklikus) folyamat, azaz, reset (ábra. 5.1). De hogy mikor jött létre a hasznos munkát, a bevallást be kell tenni a legalacsonyabb költséggel.
Hasznos munka egyenlő a különbség a munka tágulási és összehúzódási, azaz egyenlő a határolt terület egy zárt görbe.
Kötő részek hővel Motorfűtő (energiaforrás), egy hűtőszekrény, a munkaközeg (gáz, gőz).
Miért van szükség a hűtőben? Mivel a hőerőgép realizált ciklikus folyamat, majd visszatér az eredeti állapot lehet egy alacsonyabb költségek, ha ad egy része hő. Vagy ha hűvös párok, könnyebb tömöríteni, így a kompresszió munka kevesebb munka bővítése. Ezért a termikus használt gépek hűtőszekrényben.
Közvetlen ciklus segítségével egy hőerőgép - periodikusan ható termikus gép végez munkát a hőség miatt kapott kívülről. Tekintsük az áramkör a hőerőgép (ábra. 5.3). A termosztát magasabb hőmérsékleten T1. nevezett fűtőelem ciklusonként kivonjuk mennyisége Q1 hő. egy termosztáttal alacsonyabb hőmérsékleten T2. nevezett kondenzátor, hő mennyisége ciklusonként kerül továbbításra, és Q2 elvégzett munka A:
Fordított ciklus használt hűtőszekrényekben - periodikusan meglévő berendezések, amelyekben történő működése következtében a külső erők, a hő átadódik a test magasabb hőmérsékleten. A működési elve a hűtőberendezés az 5.4 ábrán látható. Rendszer hurok szívódik alacsony hőmérsékleten T2 és a hőmennyiség Q2 adott magasabb hőmérsékleten T1 mennyisége Q1 hő miatt működése külső erők A.
Ennek alapján a termodinamika második törvénye, a Carnot-tétel levezethető. Most az ő nevét viseli:
Az összes tétel termikus gépek, amelyek ugyanezen a hőmérsékleten fűtőberendezések és hűtőszekrények, a legnagyobb hatékonyság reverzibilis gép. Sőt, a hatékonyság reverzibilis gépek működő azonos hőmérsékleten a fűtőberendezések és hűtőszekrények egyenlő egymással, és függetlenek a gép tervezése és a természet a munka veschestva.Pri ez a hatásfok kisebb egységét.
Ciklus, a Carnot tanulmányozott leggazdaságosabb és egy ciklikus folyamat, amely két izotermák és két adiabatikus (ábra. 5.5).
Tekintsük a közvetlen Carnot-ciklus, amelyben a munkaközeg használt ideális gáz egy edényben egy mozgatható dugattyút. Határozzuk meg annak hatékonyságát.
Tekintsük a ciklikus folyamat, amelyben a hő lehet alakítani dolgozni, bár a legjobb módja, azaz a munkát kell maximalizálni. Emlékezzünk vissza, hogy a hőerőgép úgynevezett időszakosan üzemel a motor végez munkát a hőség miatt kívülről érkezett, és amelynek fűtő, hűtő és a munkaközeg. Tehát azt feltételezzük, hogy a fűtő és hűtő végtelen hőkapacitása, azaz a hőmérséklet nem változik a hőátadás alatt.
Tekintsük a folyamat első minőségű. A folyamat indításához a T. A. A gázt nyomásra sűrítve, P0 és érintkezésben van a fűtőelem a T1 időpontban. Bővítése a gáz, amely a folyamat, hogy maximális teljesítményt? Emlékezzünk a törvény az energiamegmaradás termodinamika. vagy kezdek:
Az izotermikus folyamat, dU = 0, akkor az összes hő megy a munka:
Így a terület AB - izotermikus expanzió hőmérsékleten T1 (a hőátadási folyamat nem fordul elő, mert nincs hőmérséklet-különbség lép fel, és a hőátadás nélkül ezzel a munka, azaz reverzibilis folyamat).
A keletkező hő a munkaközeg továbbítandó hűtőszekrény. De ha csak vezetnek a kapcsolatot a hűtőbe, akkor hőt munka nélkül. Ezért, a munkaközeg először le kell hűteni, hogy a T2 (fűtés nélkül és hűtési költségek - ez adiabatikus szegmens BC), majd csatlakozik a hűtőszekrényben. Adiabatikus a végén az első felében a ciklus - hasznos munkát.
Most kell, hogy visszatérjen a test eredeti állapotába, azaz a tömöríteni a gázt P0. Csatlakozás a fűtőelem nem kell tenni, amíg a működő szervezet nem veszi a fűtő hőmérséklet (T1).
. Visszatérve T A ismét zajlik két szakaszból áll: az első, a munkaközeg összenyomódik megszakítása nélkül a kapcsolatot a hűtő, a hűtőszekrény kap a hő Q2 (CD izotermikus kompresszió). Ezután elkülönítjük a testből a hűtőszekrény, hogy adiabatikusan sűrített, miközben a hőmérsékletet növeljük T1 (DA). A munkaközeg felmelegítése adiabatikus kompresszió miatt a külső munkát rajta.
Amint látható, sehol sem engedi érintkező szervek különböző hőmérsékletű valamennyi szakaszában ciklikus folyamat, azaz, nem visszafordíthatatlan folyamatokat hővezetés. A teljes ciklus végezzük reverzibilisen (végtelenül lassan).
Hasznos munkát a Carnot-ciklus.
Folyamat A-B. Pozitív kiterjedése által végzett munka gáz priizotermicheskom egy mol gáz V0 V1.
A termelt hő a fűtőelem Q1. Ez megy izotermikus expanzió a gáz, így a munka A1:
Eljárás B-C - adiabatikus. Amikor adiabatikus hőcsere a környezettel, és nincs munkája terjeszkedés A2 valósul változtatásával a belső energia.
A nyomás alatt ez a változás a P2. Álláskeresésben ebben a szakaszban:
C eljárás-D - izotermikus kompresszió. A harmadik fázisban a gáz összenyomódik izoterm V2 V3. A hő Q2. Odaadó hűtő gáz izotermikus kompresszió során a tömörítés az A3 - az eddig elvégzett munkát, a gáz negatív:
Foglalkoztatás összehúzódása az utolsó lépést: