За исследование этой практической проблемы взялся молодой инженер Сади Карно
жүктеу/скачать 152,3 Kb.
|
Второй закон термодинамики
Второй закон термодинамики
| L=Q 1 – Q 2,
где Q 2 – отводимое к холодному источнику тепло. Поэтому в тепловых двигателях, какой бы конструкции они ни были, всегда должно быть Q 2 >0. Отношение работы L к теплу Q 1 называют терми ческим коэффициентом полезного действия η t =(L /Q 1)<1. Таким образом, термический к. п. д. теплового двигателя всегда должен быть меньше единицы. Это положение впервые было доказано С. Карно (1824 г.) путем рассмотрения возможной работы идеального (обратимого) теплового двигателя в условиях бесконечноёмких горячего и холодного источников тепла (T 1 =const и T 2 =const). С. Карно было доказано, что максимальный термический к. п. д. идеального теплового двигателя в условиях постоянства температур T 1 и T 2 составляет величину: η t =1–(T 2 /T 1)<1. Рис. 2.1. TS – диаграмма термодинамического кругового процесса Анализируя выводы Карно, Клаузиус заметил, что для идеального теплового двигателя соблюдается соотношение Q 1 /T 1 =Q 2 /T 2. Исходя из этого, Клаузиусом в конце XIX века была введена новая термодинамическая функция – энтропия, определяемая как отношение количества подведенной или отведенной теплоты к абсолютной температуре ее подвода или отвода: Ѕ =Q/T. Эта новая величина – энтропия (от греч. εν – в и τροπη – поворот, превращение) – математически строго определена, но физически мало наглядна. Клаузиус показал, что абсолютное значение энтропии остается неопределенным, определены лишь ее изменения в термически изолированных необратимых системах; в идеальном случае обратимых процессов энтропия остается постоянной. Введению этой новой величины физики противодействовали весьма энергично, особенно изза ее таинственного характера, обусловленного главным образом тем, что она не действует на наши органы чувств. Поскольку ее изменение равно нулю для идеальных обратимых процессов и положительно для реальных обратимых процессов, то энтропия есть мера отклонения реального процесса от идеального. Этим объясняется данное Клаузиусом название этой величины, которое этимологически означает «изменение». Введение этой величины позволило создать температурно-энтропийные, или так называемые TS- диаграммы (рис. 2.1), с помощью которых можно оценивать термодинамические процессы и определять эффективность тепловых двигателей. На площади такой диаграммы точки отвечают определённому состоянию газообразного рабочего тела, поскольку для каждой из них известны две величины – параметры состояния, которые характеризуют газ. В данном случае ими будут T и S (т. е. температура и энтропия). Если к некоторому количеству газа, состояние которого определено на рисунке точкой 1, подвести определённое количество теплоты dQ, то система перейдёт путём a в состояние, характеризуемое точкой 2, а затем вследствие отвода теплоты система путем b вернётся в первоначальное состояние (точка 1). Это означает, что система осуществила круговой процесс. Для любого элементарного участка такого процесса существует зависимость где dS – увеличение функции состояния системы – энтропии, кДж/К; dQ – количество подведённой теплоты, кДж; T – температура, при которой подводится теплота, К. Поскольку dQ = TdS, то понятно, что количество подведенной теплоты в каком-либо процессе, в том числе в процессе, определяется на TS-диаграмме в определённом масштабе площадью, обозначаемой вертикальной штриховкой, а количество отведенного тепла – площадью с наклонной штриховкой. Площадь, ограниченная кривыми1 жүктеу/скачать 152,3 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|