ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Аналитическое выражение первого закона термодинамики (уравнение теплоты) из "Техническая и термодинамическая теплопередача " При изложении сущности второго закона термодинамики важное место занимают замкнутые термодинамические процессы. Поэтому прежде чем переходить к рассмотрению существа второго закона термодинамики, необходимо познакомиться с этим основным понятием. [c.69] Термодинамические процессы, в результате которых рабочее тело, проходя пос.чедовательно различные состояния, возвращается снова в первоначальное состояние, называются замкнутыми процессами или циклами. [c.69] В координатах р — v (так же как и в любой другой системе координат, по осям которой откладывают параметры состояния) такие процессы изображают замкнутыми контурами (рис. 26). Любая точка кривой, представляющей цикл, может быть принята за его начало и конец. Однако обычно за начало цикла принимается начало подвода теплоты к рабочему телу. [c.69] При осуш,ествлении цикла по пунктирной стрелке, рассуждая аналогичным образом, можно показать, что на участке п7т теплота будет отводиться от рабочего тела, а на участке т2п — подводиться к нему. [c.70] Замкнутые процессы имеют большое значение в термодинамике, особенно в технической, так как они позволяют работу любого теплового двигателя или теплосиловой установки с определенным приблин ением сопоставить с процессами, осуществляемыми в цикле. [c.70] Поэтому работа за цикл определится как д = I. [c.70] Теплоту, подведенную к рабочему телу за цикл, будем обозначать 1, а теплоту, отведенную от рабочего тела, 21 При этом источники, от которых теплота отводилась к рабочему телу, будем называть источниками теплоты, а источники, к которым теплота передавалась от рабочего тела, — холодильниками. [c.70] В заключение укажем, что прямые циклы характеризуют работу двигателей (работа производится). Обратные циклы (работа затрачивается) предназначены для передачи теплоты от тел менее нагретых к телам более нагретым (от холодных тел к горячим ), т. е. для охлаждения тел ниже температуры окружаюш,ей среды. Поэтому такие циклы называют также холодильными. [c.71] В применении к задачам технической термодинамики второй закон термодинамики может быть сведен к следующему положению невозможно осущ,ествить цикл в результате только подвода теплоты к рабочему телу или только отвода теплоты от него. [c.71] Всякий цикл протекает так, что в течение какой-то его части теплота подводится к рабочему телу, а в течение другой его части теплота отводится. Знак работы за цикл определяется только абсолютными величинами подводимого и отводимого количества теплоты если подводимая к рабочему телу теплота по абсолютной величине больше отводимой, то работа за цикл положительна, отрицательной работа за цикл будет в том случае, когда абсолютная величина теплоты, отводимой от рабочего тела, больше подводимой. [c.71] С точки зрения первого закона термодинамики не существует ограничений для превращения получаемой рабочим телом теплоты в работу. Этот закон требует только, чтобы при таких превращениях соблюдалась эквивалентность теплоты и работы, т. е. чтобы не нарушался закон сохранения энергии. Но опыт показывает, что требований, предъявляемых первым законом термодинамики к процессам превращения теплоты в работу, в циклически работающих двигателях недостаточно. [c.72] Существуют ограничения для таких превращений. Они определяются тем, что нельзя представить себе такой прямой цикл, который замыкался бы без отвода части теплоты, полученной рабочим телом, к источникам теплоты с температурой, более низкой (холодильникам), чем температура тех источников, от которых рабочее тело получало теплоту (источники теплоты). [c.72] для осуществления цикла необходимо.по крайней мере два источника теплоты, имеющие конечный перепад температур. [c.72] Встречающиеся в природе доступные для практического использования естественные перепады температур между отдельными телами невелики и поэтому не могут быть эффективно использованы для получения работы. [c.72] Несмотря на это, известны проекты паросиловых установок, использующих разности температур между верхними и глубинными слоями воды тепловых океанов и морей, в которых температурный перепад доходит до 20—30° С. Один из таких проектов был осуществлен на северном берегу острова Куба (установка Клода и Бушеро). [c.72] Еще более заметные перепады температур имеют место в Северном Ледовитом океане между воздухом и водой океана, где разность температур в зимние месяцы доходит до 40° С и выше. Предложено несколько схем паросиловых установок, которые могли бы работать в этих условиях. [c.72] Однако все установки, рассчитанные на использование перепада температур, имеющегося в природе, в том числе и осуществленная установка Клода и Бушеро, пока представляют только теоретический интерес. Это объясняется практической сложностью использования небольших перепадов температур. [c.72] Если бы удалось создать периодически действующий двигатель, работающий с одним источником теплоты постоянной температуры, то, испо.льзуя в качестве такого источника окружающую атмосферу или воду морей и океанов, обладающих практически безграничными запасами энергии, мы получили бы такой двигатель, который в принципе мог бы работать сколь угодно длительное время, т. е. этот двигатель был бы теоретически вечным. [c.73] Однако создание подобного двигателя невозможно в силу второго закона термодинамики. [c.73] Вернуться к основной статье