ДРУГИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ

План

1. Зміст закону і його формулювання

2. Цикл Карно

3. Термічний ККД. Холодильний коефіцієнт.

Зміст закону і його формулювання

Суть другого закону термодинаміки полягає в тому, що він виявляє умови, при яких можливе перетворення тепла в роботу фактори, що впливають на цей процес, і визначає шляхи для ефективнішого перетворення тепла в роботу.

Для перетворення тепла в роботу потрібні два джерела тепла з різними температурами, тобто перепад температур. Частка тепла, що перетворюється в роботу, не залежить від роду робочого тіла, а залежить тільки від різниці температур, при яких тепло підво­диться і відводиться від робочого тіла.

Перший закон термодинаміки пояснює тільки кількісні співвідно­шення, еквівалентність тепла й роботи і стверджує можливість їх взаємного перетворення, але не розкриває умов, при яких ці перетворення можливі, і факторів, що впливають на процес.

Математичний вираз:

Корисне тепло, тобто тепло, що перетворюється в роботу циклу, менше за підведене в циклі тепло на величину, що залежить від пере­паду абсолютних температур (Т₁— Т₂), а також від відношення підведеною тепла до його абсолютної температури.

Відношення це характеризує теплову напруженість робочого тіла, називається ентропією, що означає перетворення, і позначається літерою s.

Ентропія обумовлює величину частки тепла, що не перетворюється в роботу циклу за даного перепаду температур

Цикл Карно

Поняття про круговий процес (або цикл) теплового двигуна. Перетворення теплової енергії в механічну енергію (роботу) здійснюється в теплових двигунах, що вперше були винайдені в другій половині XVIII ст. Слід зазначити, що теоретичне обгрунтування роботи тепло­вих двигунів на основі законів і положень технічної термодинаміки і, зокрема, основних термодинамічних процесів було розроблене в результаті узагальнення досліджень роботи уже винайдених тепло­вих двигунів.

Треба також чітко знати, що жоден з основних термодинамічних процесів, взятий окремо, не може забезпечити практично роботу теплового двигуна, бо робоче тіло, здійснивши одноразове розши­рення, вичерпує свою роботоздатність, і двигун після цього спиняє­ться. Для забезпечення безперервності процесу перетворення тепла в роботу тепловий двигун повинен бути періодично діючою машиною, в якій після,прямого процесу розширення повинен відбуватися зво­ротний процес — стиск робочого тіла.

Рис.26 - Тепловий двигун — Періодично діюча машина.

Такий замкнутий процес, що складається з ряду послідовних про­цесів, внаслідок яких робоче тіло після змін повертається в початковий стан, називається круговим процесом, або циклом.

Розглянемо схему періодично діючої машини — теплового дви­гуна. Робоче тіло — газ або пара — знаходиться в циліндрі з рухомим поршнем.

Роботу двигуна в загальних рисах можна уявити так. Тепловід верхнього джерела з температурою підводиться до робочого тіла і воно, розширюючись, переміщує поршень з положення у положен­ня. При цьому робоче тіло з початкового стану 1 переходить у кін­цевий стан2. Процес розширення зображено на рv-діаграмі лінією 1 а 2, а одержана робота процесу розширення — площею1 а 2 2' 1' 1.За рахунок затрати зовнішньої роботи здійснюється зворотне перемі­щення поршня з положенняII у положенняІ. При цьому відбувається стиск робочого тіла й повернення його з кінцевого стану2 в почат­ковий стан 1, з відведенням тепла від робочого тіла до нижнього джерела з температурою Т₂. Процес стиску зображено лінією2 б 1, а затрачена зовнішня робота стиску — площею І 2б 11'2'2.

Так здійснено круговий процес, (цикл)1 а 2 б 1.

Ясно, що для перетворення тепла в роботу потрібно, щоб лі­нія розширення циклу лежала вище лінії стиску. Такі цикли на­зиваютьсяпрямими. За прямимй циклами працюють теплові двигу­ни. Якщо лінія розширення ле­жить нижче лінії стиску, цикли називаються зворотними. У зворотних циклах, за якими працюють холодильники і компресори, підведена зовні робота перетворюється в тепло, що відводиться назовні.

Поиск по сайту: