![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Второй закон термодинамики
3.1. Формулировки и математическое выражение Формулировка Клаузиуса. Теплота не может сама собой переходить от холодного тела к горячему. Формулировка Больцмана. Все естественные процессы являются переходом от менее вероятного состояния к более вероятному. Формулировка Карно. Для превращения теплоты в работу необходимо иметь два источника теплоты разной температуры (рис. 3.1).
Здесь q1 – теплота, подводимая от горячего источника к рабочему телу в тепловом двигателе; q2 – отводимая теплота от рабочего тела; l – работа, полученная в тепловом двигателе. Одна из формулировок второго закона термодинамики гласит: вечный двигатель второго рода невозможен. Это двигатель, который бы работал без холодного источника и всю подводимую теплоту (q1) преобразовывал в работу. Таким образом, работа полностью превращается в теплоту, в то время как теплота превращается в работу – только частично. Математическое выражение второго закона термодинамики для обратимых процессов имеет вид:
где q - подводимая (извне) или отводимая от рабочего тела теплота; s, Дж/(кг.К)– удельная энтропия, являющаяся параметром состояния
На основании (3.1) можно сделать следующие выводы: 1. При подводе тепла к рабочему телу (dq > 0) энтропия возрастает 2. При отводе тепла от рабочего тела (dq < 0) энтропия убывает (ds < 0). 3. В адиабатных процессах и системах (dq = 0) энтропия не изменяется (ds = 0, s = const). 4. В изотермических процессах выполняется равенство
Математическое выражение второго закона термодинамики для необратимых процессов
Трение и неравновесность реальных процессов сжатия и расширения относят к внутренней необратимости. Необратимый теплообмен между телами при конечной разности температур называется внешней необратимостью. Как внутренняя, так и внешняя необратимости сопровождаются увеличением энтропии (DsH), что и учитывается уравнениями (3.3) и (3.4). 3.2. T-s -диаграмма
Согласно уравнениям (3.1) и (3.2) площадь под кривой (s1 -1-2- s2) характеризует теплоту этого процесса. Теплота подводится (dq > 0), если энтропия увеличивается (ds > 0, s2 > s1). Теплота отводится (dq < 0), если энтропия уменьшается (ds < 0, s2 < s1). Теплота (q), как и работа (w, l), является функцией процесса, зависит от его характера.
|