A változás entrópia termodinamikai folyamatok

Fázis az úgynevezett halmazállapot jellemezve, hogy csak egy bizonyos régióban a tér, és ezen a területen a paramétereket és az anyag tulajdonságait akár állandó vagy folyamatosan változnak. Ez a térbeli terület elkülönül más részein a határvidék. Súly tartalmazott anyag egyetlen fázisban, idővel, változhat. Ebben az esetben beszélhetünk fázisátalakulás. A fázisátmenet révén hajtják végre, a felület. Határozza meg a következő két leggyakoribb fázisátmenetek:

forraljuk (átmenet anyag folyadékpárolgási);

kondenzációs (átmenet egy adott anyag gőz-folyadék);

kristályosítással, megszilárdulás (az átmenetet a folyékony anyag a szilárd állapotban);

olvadáspontja (átmenet az anyag a szilárd halmazállapotból folyadék).

Fázis kényelmesen képviselte a fázisdiagramok. A fázisdiagramját - a sík referencia abban foglalt derékszögű koordinátarendszerben, amelyek tengelyei fektetik egy pár értékek alapvető termodinamikai paramétereinek. Ez a sík van osztva számos területen, melyek mindegyike egy bizonyos fázisában. A fázisdiagram azt is mutatja, a fő kontúrkövető vonal (vonalak állandó alapvető termodinamikai paramétereinek: isochore, izobár, izotermák, isentrope, izoetalpy és vonalak állandó szárazra pároljuk.

A leggyakoribb a fázisdiagramok a forma T-S, P-V, H-S, H-LGR. Tekintsük a T fázis-S diagram. Ábra. 31. ábra bemutatja a fő fázist és a fázishatár:

F + T + testfolyadék

NC - szuperkritikus régióban

G - gazaVP terület - nedves gőz

BKC - telítési görbével. Nasyschenot jellemzi a halmazállapot.

bk - telített folyékony vonal. Telített folyadék - folyadék halmazállapot, azzal jellemezve, hogy egy tetszőlegesen kis hőellátásra vezet intenzív gőz képződést.

kc - száraz telített gőz vonal. Ez a gáz állapotban anyag, azzal jellemezve, hogy egy tetszőlegesen kis hűtési vezet a tetején a kondenzációs folyamat.

abc - line tripla pontokat. A hármas pont - egy egyensúlyi állapot jellemzi a együttélése anyag azonnal három szakaszból áll: szilárd, folyadék és gáz. Az egyensúlyi fázist azzal jellemezve, hogy a fázisok közötti nem fázisátmenet. Az állandó külső feltételek, a fázis egyensúlyi egymás mellett a végtelenségig. Ahhoz, hogy a két fázis egyensúlyban van, szükséges, hogy három feltételnek eleget tegyen: 1) fázisban kell ugyanaz a nyomás; 2) fázisban kell ugyanezen a hőmérsékleten; 3) fázisú kell kémiai potenciál.

lehet - vonal indul megszilárdulási folyamat vagy olvasztási folyamat bezárását.

AD - vonal bezárása megszilárdulási folyamat vagy a kezdete az olvadási folyamat.

dek - kritikus hőmérséklet izoterma.

P = PKR - kritikus izobár.

k - a kritikus pont. Azzal jellemezve, hogy feletti hőmérsékleten a kritikus. lehetetlen elérni folyékony útján izotermikus kompresszió. A kritikus nyomását és hőmérsékletét - a nyomás és a hőmérséklet alatt a kritikus pont.

Terület G - gázmező. Ez a régió a nyomása a kritikus érték alá, és egy hőmérséklet-fent említett kritikus. FIELD gáz azzal jellemezve, hogy az állam a gáz ez a régió által leírt állapotegyenlet az ideális gáz.

FIELD PP - régió túlhevített gőz. Található a kritikus hőmérséklet alatt és jobbra a sor kc. Ezt a régiót jellemzi, hogy benne az anyag viselkedését írja le Van der Waals vagy módosított ideális gáz egyenletből

ahol z- kompresszibilitási együttható (korrekciós együttható tükröző eltérése a valós viselkedését anyagok az ideális gáz).

Elhelyezkedés: F + P - nedves gőz régióban. Korlátozódik a telítettségi görbe és a vonal tripla pontokat. Ez a két fázis régió, azzal jellemezve egyensúlyi állapot telített gőz, valamint a telített folyadék. Ez a terület a kondenzációs és forráspontja folyamatok.

Terület G. - túlhűtött folyadék régióban. Ez korlátozza a kritikus izoterma jobb felső - telített folyékony vonal, bal - a vonal a kristályosodás megkezdődése.

Field T + F - egyensúlyi kétfázisú együttélés régió a folyékony fázis és a szilárd anyagot. Ez a terület perkolációs kristályosodási folyamatok (kristályosító) olvadás.

Field T + P - kétfázisú együttélés régió az egyensúlyi gőz és szilárd. Efölött régió vonal által határolt hármas pont. A hármas pont az egyensúlyi állapot, ha a három állapot az aggregáció. Ez a terület a folyamatok a szublimáció és deszublimálási. Freeze nevezett szilárd fázis átmenet a gáz-halmazállapotú. Deszublimálási nevezett folyamat átmeneti gőz szilárd fázisban.

Terület NK - régió szuperkritikus halmazállapot. Található egy nyomás és hőmérséklet meghaladja a kritikus. Azzal jellemezve, hogy az anyag ebben az állapotban, és folyadék tulajdonságait, és a gáz.

Ábra. 32. sor mutatja az alapvető folyamatokat.

- fajlagos entalpia telített gőz állapotban pont;

- specifikus entrópia telített folyékony állapotban egy pont;

- specifikus entrópia telített gőz pont állapotban.

Fejezzük az utolsó egyenlet x

Ebből a képletből következik, hogy hogy ez fokozza a szárazság, meg kell növelni entrópia. azaz hő nedves gőz. Amikor az aránya a telített folyadék csökken, és a telített gőz növekszik. Paraméterek A telített folyadék és telített gőzt ugyanabban az időben nem változik. Ezt a folyamatot nevezik forraljuk. Ha eltávolítja a hőt a nedves gőz entrópiája csökken, és így a mértéke szárazra csökkenni fog, azaz anyag fog elhaladni egy állami telített gőz az állapotban telített folyadék. Egy ilyen eljárás az úgynevezett kondenzációs.

Ahhoz, hogy 1 kg teljesen telített folyékony állapotban visszük át a száraz telített gőz szükséges ahhoz, hogy egy bizonyos mennyiségű hőt, amely az úgynevezett specifikus párolgási hőt R ,.

A izobár folyamat, amely forr, vagy kondenzációs, csomagolópapír vagy hő van fenntartva entalpia változás. Ezért a következő összefüggés áll fenn:

Mivel az egyesület a hő a változás entrópia izoterm folyamat. megkapjuk

Úgynevezett zárt termodinamikai ciklusban, a termodinamikai folyamat, azaz, folyamat eredményeként, amely a rendszer visszatér az eredeti állapotába. Adhat egy másik meghatározása termodinamikai ciklus egy sor termodinamikai folyamatokat, amelyek teljesítése hozza a rendszert az eredeti állapotába. Írunk a termodinamika első főtétele egy zárt rendszer formájában

Mivel a rendszer visszaáll, akkor. Az eredmény egy olyan általános egyenlete termodinamikai ciklus

ahol Q - összes hő, ahol a rendszer kommunikál a környezetet;

L - a teljes munkát, hogy a rendszer végrehajt vagy költ.

A hő Q lehet reprezentálni

Ábra. 38 ábra egy fordított ciklusban a T-s diagramban. A folyamatot kíséri egy ellátási 1A2 Q1 hőt. mert entrópia növekszik. Amikor ez foglalta hő egyenlő a terület vonal 1A2. A folyamat során a hő Q2 eltávolított 2b1, mert entrópia csökken, és ez a hő egyenlő a vonala alatti terület 2b1. Az ábra azt mutatja, hogy a terület az ábra m1a2n m1b2n kevesebb területen, így Q1

Ábra. 39 ábra egy fordított ciklust a P-V diagramon. A folyamatot kíséri elkövető 1A2 L1a2 működését. mert térfogata növekszik a folyamatban. Ugyanakkor elkötelezett munka egyenlő a vonala alatti terület 1A2. Alatt 2b1 L2b1 fordított munkamennyiség miatt A hangerő csökken, és ez a munka egyenlő a vonala alatti terület 2b1. Az ábra azt mutatja, hogy a terület az ábrán m1a2n m1b2n kisebb területen, így L1a2

Fordított termodinamikai ciklus három csoportba sorolhatók:

1. a hűtési ciklusok;

2. A hőszivattyú ciklus;

3. Kombinált ciklusban.

A hűtőkörfolyamat ábrán látható. 40 által római szám az I. vissza ciklus, amelyben a fordított munkamennyiség, hogy elterelje a Q1 hőt a hűtött tárgy hőmérsékleten LLP a környezeti hőmérséklet alatt TOS.

Hűtőkörfolyamatok valósul alacsony hőmérsékletű növények, különösen a háztartási hűtőszekrények. Ebben az esetben a hő Q1. szolgáltatott az üzemi anyag (freon), - egy hőleadó a termékeket, amelyek a fagyasztóba.

A hőszivattyú ciklus II - ez a visszatérés ciklusban, amelyben a fordított munkamennyiség Q2 ellátására hőt a fűtött objektum egy a környezeti hőmérséklet fölé TSB tápközeg TOC. Ez a ciklus végrehajtása hazai légkondicionáló működő térfűtést. Object fűtendő ebben az esetben a szoba levegőjét. A hőmérséklet a fűtött objektum - a szobahőmérséklet. Mivel a környezetvédelmi kiáll a külső levegő alacsony hőmérsékleten. A hő Q2. Futó fűtési helyiségek ebben az esetben határozza meg a kifejezés (144), több hőt alkalmaztunk, amely a kazánház elektromos fűtés, amelyben egy hő energia alakul elektromos energia L.

Kombinált ciklus III - ez a visszatérés ciklusban, amelyben a munka fordított eltávolítani Q1 hőt a hűtött tárgy hőmérsékleten LLP alatti környezeti hőmérséklet, és a Q2 egyidejű hőbevitel a fűtött objektum egy a környezeti hőmérséklet fölé TSB táptalajt. A készülékben végrehajtott kombinált ciklusú egy háztartási hűtőgép, található a lakásban. Másfelől, a kívülről a szoba levegő alacsony hőmérsékleten. Ebben az esetben, a melegítendő tárgyat, amely betáplált hő Q2 (kivonják a ciklus) levegő. található egy szobában környezeti hőmérséklet. lehűtjük az objektum a termékek a fagyasztás kamrában, ahonnan a hőt eltávolítjuk, és Q1 juttatunk a freon, kering a hűtőszekrényben.

A hatásfoka hűtőkörfolyamatának nevezzük hatásfok # 949;. Hasznos energia ebben az esetben a hő Q1. kivonják az objektum lehűtjük és eljutnak a munka anyag követ ciklust. A mellékelt energiát fordítunk munka L. Ezért

Ebből kifejezést úgy látszik, hogy, ellentétben a hatékonyság, hatásfok lehet mind kevesebb és nagyobb, mint az egység. Ez a nagy hátránya, mivel ez nem olyan összehasonlítás alapját (a szabvány hatékonyság - 1).

Együttható meleg szivattyú ciklus hatékonysága az úgynevezett fűtési együttható # 956;. Ebben az esetben a hasznos hőenergia Q2. szállított tárgy melegítendő (és kivonják a ciklus). A mellékelt energiát fordítunk munka L. Ezért

Ebből kifejezést úgy látszik, hogy a fűtési sebesség mindig nagyobb, mint az egység, a hőszivattyú ciklus hatékonyabb, mint a nagyobb értéket vesz # 956; több egység.

A hatásfoka A kombinált ciklusú nincs külön neve, és k-val jelölt. Hasznos energia ebben az esetben a hő Q1. kivonják a lehűtjük objektumot, és ezzel egyidejűleg a hő Q2. szállított a fűtött objektumra. A mellékelt energiát fordítunk munka L. Ezért

Ez a kifejezés azt mutatja, hogy az arány a kombinált ciklusú hatékonysága mindenképpen nagyobb, mint egy,

Reverzibilis Carnot-ciklus

Minden ciklus, és előre-hátra, osztva 2 típusa van: reverzibilis és irreverzibilis. Reverzibilis ciklus egy ciklus, amely csak a reverzibilis folyamatok. Visszafordíthatatlan ciklus - egy ciklus, amelyben van legalább egy visszafordíthatatlan folyamat. Annak érdekében, hogy a folyamat visszafordítható, akkor kell lennie egy egyensúlyi, azaz a kell megtörténnie, az alacsony sebességű végtelen. Ez csak akkor lehetséges, ha a potenciális különbség kölcsönhatásban áll a rendszer és a környezet lesz végtelenül. A termodinamikai rendszer, ez azt jelenti, hogy egy reverzibilis hőcsere a környezet és a hőmérséklet különbség a rendszer környezetben, hogy infinitezimális, azaz nem kell a termikus ellenállás a rendszer és a környezet. A reverzibilis tágulás és összehúzódás esetén lehetséges a végtelenül kicsi nyomás közötti különbség a rendszer és a környezet. Ez csak akkor lehetséges, ha nincs súrlódás a rendszerben. Ebből az következik, hogy a termo-mechanikus rendszer, két forrásból lehet visszafordulni:

1. A jelenléte a termikus ellenállás különböző részei közötti a rendszer, ami a végső hőmérséklet-különbség során hőcsere;

2. A jelenléte súrlódás a rendszerben (vagy a rendszer és a környezet), ami a végső nyomás különbség.

Az összes termodinamikai körfolyamat megfordítható Carnot-ciklus (egyenes vonal) izoláltuk az alapon, hogy egy adott hőmérséklet különbség a hideg és meleg források reverzibilis Carnot-ciklus az a lehető legnagyobb hatékonyságot.

Váltvaforgató Carnot-ciklus ábrán látható. 41 és ábra. 42, két adiabatikus és két izotermák.

1-2 - a folyamat adiabatikus. Ebben a folyamatban a munkát L12.

2-3 - a folyamat izotermikus kompresszió. Ebben a folyamatban a munka töltötte, és lemerült a hő L23 Q23.

3-4 - a folyamat adiabatikus kompresszió. Ebben a folyamatban a munka fordított L34.

4-1 - a folyamat izotermikus expanzió. Ebben a folyamatban a munka elvégzésének L41 és szállított hő Q41.

A fő hurok folyamatok folyamatok 4-1 és 1-2. Ezek egy sor olyan művek. Az egyéb folyamatok nem kötelező, és célja, hogy a legkisebb energiafogyasztás vissza a rendszer az eredeti állapotába 4.

Mi határozza meg a hatékonysága a Carnot ciklus reverzibilis # 951; BCC:

A meghatározás a hatékonyság (143)

Égéshőjének Q23 és Q41 alapján (39) által adott

Behelyettesítve ezeket a kifejezéseket (148), és csökkenti a különbséget az entrópia, megkapjuk

Mivel ez a ciklus reverzibilis, a hőmérséklet különbség a meleg forrás és a munka anyag a folyamat 4-1 lesz végtelenül. ezért

Alapján ugyanez az érvelés, megkapjuk

Behelyettesítve az utolsó két kapcsolatok (149), megkapjuk azt a kifejezést hatékonyságát Carnot ciklus reverzibilis

Ez a képlet azt mutatja, hogy a reverzibilis Carnot-ciklus hatékonysága nem függ a munkafolyadék tulajdonságait, elkövető a Carnot-ciklus, és meghatározva csak a hőmérséklet a hideg és meleg források. Ez a felismerés az első készítmény Carnot-tétel.