ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упражнения из "Энергия " Ответ 23,3 млрд. т 84,58 лет. [c.43] Многие задачи, возникающие при рассмотрении энергетических объектов и связанных с ними вопросов охраны окружающей среды, можно свести к рассмотрению последовательности процессов передачи энергии от одной системы к другой. На рис. 3.1 стрелками указаны основные стадии преобразования энергии органического и ядерного топлива в электрическую. Такие стадии преобразования присутствуют в различных типах энергетических установок, речь о которых пойдет в последующих главах. Для преобразования энергии в работу в этих установках используются газы реальные, такие как водяной пар, или псевдогазы, такие как электроны в твердых телах. [c.45] В предыдущей главе было сказано, что КПД ТЭС, работающих на органическом топливе, составляет около 40%, а КПД АЭС— около 30 %. Это объясняется не только недостатками существующих технологий, но и тем, что существуют фундаментальные ограничения, связанные с самой природой процессов преобразовгния энергии. [c.45] В данной главе рассматривается характер этих ограничений и формулируются общие принципы, позволяющие исследовать процессы преобразования энергии и машины, реализующие эти процессы, а также возникающие при этом вопросы охраны окружающей среды. [c.45] В табл. 3.1 указаны количества подводимой, запасаемой и отводимой энергии на каждой стадии. [c.46] Количество подводимой энергии в сумме равняется количеству отводимой энергии и совершаемой работы, а сумма AU должна равняться нулю, поскольку рабочее тело возвратилось в исходное состояние. [c.46] Можно сделать вывод, что для рассмотренной модели энергетической установки справедливо (3.2). Однако мы по-прежнему не можем рассчитать ее КПД. Подведенная и отведенная энергия вх и Евых представляют собой теплоту. К понятию теплоты уже обращались в предыдущих главах, но связь ее с иными физическими процессами не рассматривалась. Эта связь в XIX в. занимала умы многих физиков и сегодня она достаточно ясна. Давайте убедимся в этом. Будем сначала исходить из интуитивного представления о том, что в горячих телах содержится больше теплоты, чем в холодных. Можно уточнить эти понятия, но для этого нам потребуется определить количественную меру понятий горячее и холодное . [c.46] В температурных шкалах Цельсия и Фаренгейта температуры могут принимать отрицательные значения, что усложняет интерпретацию температурных зависимостей. Нулевые значения двух принятых температурных шкал хотя и связаны с физическими свойствами ве-шеств, но по своему смыслу отличны от нулевой скорости, нулевого давления или объема. Нули шкал Фаренгейта и Цельсия не являются абсолютными. Для того, чтобы определить абсолютный нуль температуры, нужно выбрать такой параметр вещества, значение которого обращается в нуль с понижением температуры и который связан с температурой определенной зависимостью. [c.47] Часто с используют для обозначения молярной теплоемкости — теплоемкости одного моля врщества. Значения удельных и мольных теплоемкостей некоторых твердых тел приведены в табл. 3.2. [c.48] Каким образом термодинамическая система обменивается энергией с окружающей средой при совершении работы Ранее (рис. 3.2) уже упоминалась работа расширения. При этом речь шла об увеличении объема рабочего тела (пара). Это лишь один из многих способов совершения работы так, например, в гл. 5 термодинамический подход будет использован при рассмотрении систем, в которых работа совершается электрическими силами. [c.49] На рис. 3.4 показаны отдельно два процесса и составленный из них замкнутый цикл. Площадь под кривой процесса (заштрихованная область на рис. 3.4, а) равна работе расширения, выполняемой системой при переходе из начальной точки н в конечную к. На рис. 3.4,6 показан процесс сжатия, поэтому интеграл (3.12) будет отрицательным, но по модулю равным площади под кривой процесса. Интеграл вдоль замкнутой кривой (рис. [c.49] Поскольку логарифмы чисел меньше единицы отрицательны, работа, совершаемая над системой, имеет знак минус. [c.49] Процесс, в котором выполняется условие р= = onst, называется изобарным. В р, К-диаг-рамме этот процесс имеет вид горизонтальной прямой. [c.49] Можно в принципе построить термодинамическую систему, изолированную от внешней среды так, что теплота не будет передаваться вовне или поступать в систему (Q=0). Процесс, в котором Q=0, носит название адиабатического. Отличительная особенность такого процесса состоит в том, что совершаемая работа однозначно зависит от начального и конечного состояния системы. Кривая, отображающая адиабатический процесс в р, V-диаграмме, носит название адиабаты. [c.50] Выше под и понималась неопределенная величина или запасенная энергия системы, или изменение этой энергии. Эта неопределенность вынужденная, поскольку не всегда очевидно, с какой формой энергии мы имеем дело. Это может быть изменение температуры системы, изменение ее химического состава либо фазового состояния, например затвердевание жидкости, и т. п. Прямое определение MJ является довольно сложной задачей в каждой конкретной системе оно зависит от физического механизма протекающих процессов. Однако известно, что (3.9) во всех случаях остается справедливым и что в адиабатическом процессе оно принимает вид (3.15). В дальнейшем будем называть U внутренней энергией системы. [c.50] Запишем выражение первого закона термодинамики dQ=dU+dW. Поскольку изменение объема мало, то член, учитывающий работу, можно положить равным нулю. Это означает, что все подведенное количество теплоты пошло на изменение внутренней энергии системы. Отсюда следует, что тя плавления льда пои 0°С, затрачивается количество энергии, равное 334,7 кДж/кг. [c.50] Это существенно упрощает задачу, поскольку теперь все члены уравнения первого закона термодинамики имеют четкий физический смысл и выражены через измеряемые на практике величины. [c.50] рассмотрены основные способы описания термодинамических процессов и расчета совершаемой работы, передаваемой энергии, изменения температуры и других величин, представляющих интерес в задачах, касающихся энергетических установок и их влияния на окружающую среду. [c.51] В термодинамической системе при произвольных внешних воздействиях могут проходить самые различные процессы, однако можно выделить четыре основных процесса, которые играют фундаментальную роль в энергетических установках, особенно в двигателях. [c.51] Вернуться к основной статье