Классикалық (феноменологиялық) термодинамикада энергияның әр түрінің өзара түрлену заңдары оқылады. Техникалық термодинамика жылу мен жұмыстың өзара түрлену заңдылықтарын қарастырады
жүктеу/скачать 1,72 Mb.
|
Классикалы (феноменологиялы ) термодинамикада энергияны р т р
7.11 Максимал жұмыс. ЭксергияТермодинамикада, өзінің күйі мен жағдайын өзгерткен кезде максимал жұмыс алынатын оқшауланған жүйе жүргізетін жұмыс туралы ұғымның маңызы өте үлкен. «Эксергия» грек сөзінен алынған – физикалық жүйенің берілген термодинамикалық тепе-теңдік күйден қоршаған ортаға өтуі кезінде жүргізе алатын ең үлкен жұмысы. Тек қана қоршаған ортамен тепе-теңдікте болмайтын жүйелермен жұ- мыстың алыну мүмкіндігі болады, яғни жүйенің қысымы р1 мен температурасы Т1, жүйе өзара әрекеттесетін ортаның қысымы ро мен температурасынан Т0 жоғары болған кезде ғана. Жұмыстың жүру барысына қарай оқшауланған жүйе қоршаған ортамен тепе-теңдік күйге жақындай бастайды. Егер оқшауланған жүйеде әртүрлі температурадағы жұмысшы денелер болса, онда мұндай жүйеде жұмысты температурасы жоғарырақ болатын жұмысшы дене жүргізеді (идеал жағдайларда Карно циклінің бірнеше рет қайталану жолымен). Мұндай процестердің нәтижесінде жылубергіштердің температуралары төмендейді, ал жылуқабылдағыштардың температуралары – жоғарылайды. Осы температуралар теңескен кезде жұмыстың ары қарай алынуы тоқтатылады. Демек, жұмыстың алынуы оқшауланған жүйенің тепе- теңсіз күйден тепе-теңдікті күйге өтуімен байланысты. Карно циклінде максимал жұмысты жұмысшы дененің температурасы жылу бергіштің температурасына тең болған кезде және жұмысшы дененің ең төменгі температурасы жылу қабылдағыш температурасына тең болғанда ғана алуға болады, яғни қайтымды процестер жүрген кезде ғана. Осыдан жүйедегі максимал жұмыстың тепе-теңсіз күйден тепе-теңдік күйге өту кезінде, қайтымды адиабаттық және изотермиялық процестердің жүзеге асуы кезінде ғана алуға болатынын байқаймыз. Берілген жағдайларда жұмысшы денеден (газдан) қандай максимал жұмыс алуға болатынын қарастырайық. Жұмысшы дене мен қоршаған ортаны адиабаттық жүйемен оқшауланған деп есептейік, оған жылу келтірілмейді де, әкетілмейді де, яғни Q 0 . Жүйенің ішкі энергиясын бастапқы күйде U' және аяққы күйде U" белгілейік. Онда термодинамиканың бірінші заңының негізінде аламыз U" - U' + L = Q = 0. Осыдан жүргізілген жұмыс келесі мәнге тең екенін білеміз: L = U '- U" (218) Бүкіл жүйенің ішкі энергиясы – аддитивті шама және қоршаған ортаның ішкі энергиясы мен жұмыс көзінің энергиясынан алынады. Ішкі энергияның бастапқы және аяққы мәндерін U01 және U02, ал жұмыс көзінің ішкі энергиясының бастапқы және аяққы мәндерін U1 және U2 белгілейміз, онда U' = U1 + U01 және U" = U2 + U02, ал L U1 U01 U 2 немесе L (U1 U2 ) (U01 U02 ) (219) Жұмысшы дене жылуды қоршаған ортамен алмаса алады және ортаның қысымына қарсы жұмыс істейді. Q0 арқылы жұмысшы денеден қоршаған ортаға берілетін жылуды, ал L0 арқылы оның ортада жүргізетін жұмысын белгілейік; онда U02 U01 Q0 L0 алынады. Қоршаған орта қысымы р0 тұрақты болғандықтан жазуға болады: L0 p0 (2V V1 ) (220) Онда:
U01 U02 Q0 p0 (V2 V1 ) (221) Ортаның ішкі энергиясының өзгеру мәнін теңдеуге (220) қойып, табамыз жүктеу/скачать 1,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|