ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Энтропия и второе начало термодинамики из "Основы теории тепловых процессов и машин Часть 2 Издание 3 " Из выражения (8.107) видно, что для обратимого цикла Карно отношение количества тепловой энергии Ql, отданного рабочему телу от высокотемпературного источника, к температуре Тх этого источника, равно отношению количества тепловой энергии полученной низкотемпературным источником от рабочего тела, к температуре Гг этого источника. Таким образом, действительно, есть некоторая относительная тепловая величина Q/T, отличающаяся от просто тепловой величины Q тем, что для теплового двигателя, работающего по циклу Карно, ее значение в процессах преобразования и передачи энергии остается неизменным. [c.57] Таким образом, тепловой двигатель превратился в холодильную машину или тепловой насос, перекачивающий теплород с низкого уровня температуры на высокий уровень с затратой механической энергии Wp a-Поток приведенной тепловой энергии (относительной величины Q/T) подобно потоку теплорода и здесь проходит неизменным через машину, но не сверху вниз , как в двигателе, а снизу вверх , как в холодильнике или тепловом насосе. Это замечательное свойство относительной величины Q/T оставаться неизменной при всех идеальных (обратимых) взаимных преобразованиях энергии из тепловой формы в механическую и обратно заставило ученых обратить на себя внимание. [c.58] Первым, кто придал величине Q/T самостоятельное значение, был Р. Клаузиус. Он назвал ее энтрохшей. Обозначается энтропия символом S. [c.58] Посмотрим на энтропию в свете второго закона термодинамики. Начнем с того, что энтропия имеет еще одно важное свойство, роднящее ее с теплородом . Так, если к некоторому телу подводить энергию в форме теплоты, она сразу же будет исчезать, превращаясь во внутреннюю энергию. Энтропия тела при подводе тепловой энергии никуда не исчезает, а как бы накапливается в теле. При отводе тепловой энергии энтропия тела убывает. Таким образом, энтропия может подводиться к телу с теплотой, отводиться от него, и, в отличие от теплоты, накапливаться в нем. [c.58] При работе двигателя Карно или холодильной машины (теплового наг o a) энтропия, как мы видели (рис. 8.27), протекает через них. Сколько ее входит, столько ее выходит. [c.58] Таким образом, энтропия может, как содержаться в телах, так и посредством теплоты передаваться от одного тела к другому. Изменение энтропии рабочего тела в каком-либо процессе означает, что в этом процессе подводится или отводится энергия в форме теплоты. [c.58] Оба результата должны совпадать. Первый вариант означает, что система координат установлена в Новосибирске, второй вариант — она установлена в Омске. Как видим, при изменении места установки системы координат искомый результат не изменяется. [c.58] Можно вообще упростить ситуацию с определением расстояний между городами. Выбрать в качестве базового один из городов страны. От этого города теперь можно указать расстояния, например, по железной дороге до всех городов. Далее, используя атлас железных дорог, можно путем сложения или вычитания определить расстояние между любым городом . [c.59] Аналогично можно поступить при определении результата теплового взаимодействия. [c.59] Рассмотрим изменение энтропии рабочего тела в прямом и обратном циклах Карно. Напомним, что цикл Карно является обратимым, т. е. происходящим без потерь (не следует путать с понятием обратного цикла). [c.59] Определим количество тепловой энергии Ql, подведенной к рабочему телу от высокотемпературного источника теплоты с температурой Т в прямом цикле Карно (рис. 8.28). Будем полагать, что рабочее тело в исходном состоянии (точка 1) обладает некоторой энтропией 5х. При подводе энергии к ра бочему телу в форме теплоты его энтропия увеличивается от 5х до 5г (точка 2). При этом температура нагревателя и рабочего тела в изотермическом процессе 1-2 не изменяется. Процесс 1-2 подвода тепловой энергии Ql в цикле Карно является равновесным (обратимым). [c.59] В адиабатном процессе 2-3 энергия в форме теплоты не подводится к рабочему телу и не отводится от него, поэтому в процессе 2-3 энтропия рабочего тела не изменяется АЗ -з = 0). Процессы, в которых энтропия тела не изменяется, называются изоэнтропийными. [c.59] Так как 54 5з и Гг О, то величина Q2, определяемая соотношением (8.109), отрицательна. Энергия не может быть отрицательной величиной и знак в данном случае лишь указывает, что энергия в тепловой форме отводится от рабочего тела, что соответствует правилу термодинамических знаков. [c.59] В адиабатном процессе 4 рабочее тело и окружающая среда не обмениваются энергией в тепловой форме. Следовательно, в процессе 4 1 энтропия рабочего тела не изменяется (А54 1 = 0). Процесс 4 является изоэнтропийным. В точке 1 цикл замыкается. [c.59] Заметим, что выражение (8.112) совпадает с выражением (8.50). [c.60] Выражение (8.115) носит название интеграла Клаузиуса. Из этого выражения видно, что для любого обратимого цикла интеграл Клаузиуса равен нулю. [c.61] Уравнение (8.115) является одним из наиболее точных и простых аналитических выражений второго закона термодинамики. [c.61] В обратимом (идеальном) циклическом процессе энтропия непрерывно отдается теплоприемнику в том же количестве, что и поступает от теплоотдатчика. Поэтому круговой процесс (цикл) может повторяться сколько угодно раз. [c.61] Так как в обратимом циклическом процессе энтропия рабочего тела (термодинамической системы) не меняется, такую закономерность еще называют принципом существования и постоянства энтропии. [c.62] Вернуться к основной статье