Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...

Статьи Чертежи Таблицы О сайте Реклама
Все без исключения виды энергии и все энергетические процессы подчиняются принципу сохранения и преобразования энергии. Для тепловых процессов он носит название первого принципа термодинамики. Второй же принцип термодинамики действует только для тепловых процессов.

ПОИСК



Обоснование второго принципа термодинамики

из "Современные методы термодинамического анализа энергетических становок "

Все без исключения виды энергии и все энергетические процессы подчиняются принципу сохранения и преобразования энергии. Для тепловых процессов он носит название первого принципа термодинамики. Второй же принцип термодинамики действует только для тепловых процессов. [c.11]
Второй принцип термодинамики вызван к жизни особыми свойствами тепла. Рассмотрим их на отдельных примерах. [c.11]
Известно, что вырабатываемая на электрических станциях электрическая энергия в конечном итоге почти всегда превращается в тепло, рассеивающееся в окружающую среду. Только та небольшая часть электрической энергии, которая переходит в химическую, магнитную энергию или аккумулируется, может избежать этой участи. [c.11]
Убедимся на примере в том, что такое преобразование энергии имеет глубокий смысл. [c.12]
Допустим, что токарный станок приводится в движение электромотором. В нем электрическая энергия, заимствованная у электрических сетей, переходит в механическую энергию. Эта механическая энергия расходуется на работу трения при съеме резцом стружки и движении других деталей токарного станка. Работа трения неизменно переходит в тепло, которое обычно тут же излучается в окружающую среду или уносится охлаждающей водой для того, чтобы где-то быть переданным той же окружающей среде. [c.12]
Если переход работы трения в тепло осуществляется при достаточно высокой температуре, то это тепло можно передать рабочему телу какой-либо тепловой машины. Тогда одна часть тепла снова перейдет в механическую или электрическую энергию, а другая часть попадет к окружающей среде. [c.12]
питающие током электромотор, получают энергию от электростанций. [c.12]
На рис. 1-1 показана схема последовательного перехода химической энергии топлива в работу трения резца токарного станка. [c.13]
В паровом котле К химическая энергия топлива переходит при горении в тепло. Меньшая часть этого тепла уносится в дымовую трубу и излучается стенками котла в окружающую среду, а большая часть подводится к рабочему телу (например, к водяному пару). В турбине Т определенная часть тепла, подведенного к рабочему телу, переходит в работу вращения вала, а остальная часть уносится отработавшим паром в конденсатор и передается окружающей среде. [c.13]
Вал турбины вращает ротор генератора электрического тока Г. При этом вращении в обмотке генератора индуцируется электрический ток, который по сетям направляется к потребителю электрической энергии. Таким образом, механическая энергия, снятая с вала турбины, превращается в электрическую. В электромоторе М электрическая энергия вновь переходит в механическую энергию вращения вала электромотора или, что то же, вала привода станка. В дальнейшем эта энергия переходит в работу трения, которая в виде тепла уходит в окружающую среду и становится совершенно бесполезной. [c.13]
Легко убедиться в том, что процесс обточки деталей не сопровождается нарушением закона сохранения и преобразования энергии, ибо внесенная в топку котла электростанции энергия (химическая) не исчезла, а путем многообразных преобразований в итоге превратилась частично в тепло, отданное окружающей среде, и частично во внутреннюю энергию обработаюгой детали. К сожалению, закон сохранения и преобразования энергии не в состоянии объяснить, за счет чего токарный станок изменил форму и размеры обработанной детали, ибо он следит только за балансом (количественным) энергии. Из того же, что в конце концов отнятая у топлива энергия в той или иной части превратилась в бесполезное тепло, следует, что процесс обработки детали на станке обязательно сопровождается изменением качества энергии, участвовавшей в процессе этой обработки. [c.13]
Таким образом, внимательный анализ показывает, что изменение формы и размеров детали, обработанной на токарном станке, произошло не за счет исчезновения какого-либо количества энергии, а за счет уменьшения ее потенциала, т. е. за счет ее деградации (ухудшения качества). [c.14]
Анализируя работу тепловых электростанций, легко убедиться в том, что выработка на них электрической энергии не может иметь места без деградации тепла. Забегая несколько вперед, скажем, что величина деградации тепла определяется изменением энтропии. [c.14]
Выше было показано, что на пути перехода химической энергии топлива в работу трения резца имел место ряд преобразований энергии химической в тепло, тепла в механическую энергию, механической в электрическую, электрической вновь в механическую и, наконец, механической в тепло. Как показывает опыт, не все перечисленные преобразования равноценны друг другу химиче-ческая, механическая и электрическая виды энергии могут целиком переходить в другие виды энергии (в том числе и в тепло) тепло не в состоянии полностью перейти в другие виды энергии, а перейдя к окружающей среде, не может даже частично само перейти в другие виды энергии. Объяснение этому можно найти в специфичности тепла. [c.14]
Обычно представляют себе тепло как энергию беспорядочного движения микрочастиц (молекул, атомов, электронов и т. п.) при переходе ее от одного тела к другому. Электрическую энергию описывают как энергию упорядоченного движения электрических зарядов под действием электрического напряжения. Под механической энергией понимают энергию простейшего движения, представляющего собой изменение с течением времени пространственного расположения тел в поле сил. [c.14]
Многолетние наблюдения и исследования привели ученых к выводу о том, что все виды энергии, кроме тепла, способны полностью переходить друг в друга, вероятно, потому, что являются энергиями упорядоченного движения микрочастиц, составляющих тело, или упорядоченного движения самих тел. [c.14]
Невозможность полного перехода тепла в другие виды энергии объясняют невозможностью полной перестройки хаотического движения в упорядоченное. [c.15]
Таким образом, невозможность полного перехода тепла в другие виды энергии и составляет ту специфичность, которая только ему и присуща. [c.15]
Исследования корифеев термодинамики (С. Карно, Р. Клаузиуса, В. Томсона и др.) показали, что чем выше температура тела, воспринимающего тепло, тем большая часть последнего способна переходить в энергию упорядоченного движения (например, в механическую или электрическую энергию). Поэтому температура является очень важной характеристикой качества тепла с точки зрения энергетической ценности. [c.15]
Покажем, что температура играет столь важную роль для оценки качества тепла не только там, где необходимо превращать его в другие виды энергии, но и там, где оно используется только в целях нагрева тел (при отоплении или при осуществлении технологических процессов предприятий). Рассмотрим для примера процесс отопления. [c.15]


Вернуться к основной статье

© 2025 Mash-xxl.info Реклама на сайте