Необратимость тепловых процессо

Необратимость тепловых процессов. При соприкосновении тел процесс теплопередачи происходит самопроизвольно от горячего тела к холодному до х пор, пока оба тела не будут иметь одинаковые температуры. Все наблюдали, как налитый в чашку горячий чай постепенно остывает, нагревая окружающий воздух. Но никто не видел, чтобы теплый чай в чашке вдруг закипел за счет охлаждения окружающего его воздуха. [c.104]

Необратимость тепловых процессов 104 [c.362]

Свойство энтропии возрастать в необратимых процессах, да и сама необратимость находятся в противоречии с обратимостью всех механических движений и поэтому физический смысл энтропии не столь очевиден, как, например, физический смысл внутренней энергии. Максимальное значение энтропии замкнутой системы достигается тогда, когда система приходит в состояние термодинамического равновесия. Такая количественная формулировка второго закона термодинамики дана Клаузиусом, а ее молекулярно-кинетическое истолкование Больцманом, который ввел в теорию теплоты статистические представления, основанные на том, что необратимость тепловых процессов имеет вероятностный характер. [c.76]

Необратимость тепловых процессов находит свое выражение во втором законе термодинамики. [c.52]

Изложенный в книге материал не претендует на охват всех проблем анализа энергетических установок. Он не описывает в общем виде связей между необратимостями тепловых процессов энергетических установок и изменением капитальных и эксплуатационных затрат в последних. То, что сделано в 4-10, следует рассматривать как первый шаг в нужном направлении. Поэтому все выводы о целесообразности тех или иных мероприятий, ведущих к экономии топлива, следует признать предвари- [c.363]

Изучение необратимости тепловых процессов раскрыло природу физической эволюции, сконцентрировавшейся в замечательной формуле Больцмана (8.140). Следует подчеркнуть, что положение, согласно которому закрытая система рано или поздно придет в состояние термодинамического равновесия, справедливо лишь для изолированных систем и систем, находящихся в стационарных внешних условиях. В нашей Вселенной непрерывно происходят процессы, результатом которых является изменение ее пространственных свойств. Нестационарность Вселенной неизбежно приводит к отсутствию в ней статического равновесия. Тепловая смерть не грозит Вселенной, ее судьбы определяют иные факторы, обусловленные гравитацией. [c.89]

Из анализа всех естественных самопроизвольных тепловых процессов видно, что все они необратимы и сопровождаются увеличением энтропии. Эти процессы в адиабатной системе прекращаются при достижении в ней теплового равновесия, энтропия при этом достигает своего максимального значения. [c.131]

Совокупность всех взаимодействующих друг с другом тел, участвующих в данном процессе, всегда можно считать единой изолированной системой те тела, которые в процессе не участвуют, не оказывают на него никакого влияния. Отсюда следует, что любой тепловой процесс должен быть непременно связан с установлением термодинамического равновесия. Потому что с макроскопической точки зрения ничего другого в изолированной системе происходить не может (флуктуации не в счет). Поэтому в принципе все тепловые процессы должны быть необратимыми. Они должны идти только в одном направлении —в сторону установления равновесия и должны сопровождаться возрастанием энтропии системы. [c.97]

Из уравнения (19.25) видно, что к. п. д. термоэлемента ни при каких условиях не может стать больше термического к. п. д. цикла Карно в интервале температур —Т - Этот результат очевиден, так как термоэлемент представляет собой тепловой двигатель, в котором подводимая от горячего источника теплота преобразуется в энергию электрического тока. Но для теплового двигателя к. п. д. цикла Карно является верхним пределом, превысить который невозможно. Поэтому к. п. д. термоэлемента всегда (из-за необратимости термоэлектрических процессов) меньше (Т — [c.606]

Отопление при помощи теплового насоса. Непосредственное использование электроэнергии в нагревательных устройствах вследствие полной необратимости этого процесса с энергетической точки зрения крайне невыгодно. Более целесообразно в этом случае для получения теплоты при некоторой температуре применить тепловой насос который позволяет теоретически получить от каждого килоджоуля электроэнергии ф ,2 -дж теплоты [c.631]

На уравнения (8.29) видно, что КПД термоэлемента ни при каких условиях не может стать больше термического КПД цикла Карно в интервале температур Т , Т . Этот результат очевиден, так как термоэлемент эквивалентен тепловому двигателю, в котором подводимая от горячего источника теплота преобразуется в энергию электрического тока. Но для теплового двигателя КПД цикла Карно является верхним пределом, превысить который невозможно. Поэтому КПД термоэлемента всегда, из-за необратимости термоэлектрических процессов, меньше (Т — T.j.)/Ti. Приведенные выше формулы относятся к генерации электрической энергии термоэлементом, когда последний используется как термогенератор. Если термоэлектрический элемент работает в режиме холодильной установки, то знаки qi, L меняются на противоположные. [c.580]

Всю Вселенную можно рассматривать как изолированную систему. Тепловые процессы, происходящие в ней, как, например, переход тепла от тел с высокой температурой к телам с низкой температурой, — необратимые процессы. Такие процессы сопровождаются сглаживанием температур и ростом энтропии Вселенной. Отсюда рост энтропии, являющийся следствием необратимости происходящих тепловых процессов, есть мера обесценения энергии, или, как говорят, мера ее деградации. Своего максимума энтропия достигнет тогда, когда все температуры сравняются. Тогда, по Клаузиусу, кончится всякая жизнь. Наступит тепловая смерть Вселенной. Этот вывод Клаузиуса, очевидно, приводит к представлению не только о конце , но и о начале или сотворении , мира. [c.102]

Однако кроме необратимых потерь, учитываемых rjo (т. е. потерь, имеющих место в процессах, совершаемых собственно рабочим телом в цикле), в реальных условиях работы установки имеются потери, обусловленные необратимостью тепловых, механических, химических и электрических процессов в отдельных узлах ее. Поэтому эффективность реальной установки в целом характеризуется так называемым эффективным к. п. д. т е, который представляет собой отношение количества энергии (в форме теплоты или работы), отданной внешнему потребителю, к количеству энергии (в форме теплоты или работы), подведенной к установке. Эффективность системы может быть оценена также работоспособностью ее подсчитав потерю работоспособности в каждом элементе, можно найти потерю работоспособности всей системы. [c.69]

Основу термодинамики составляют два фундаментальных закона, которые обобщают закономерности существующих в природе явлений. Первый закон термодинамики устанавливает количественное соотношение в процессах взаимного преобразования энергии и представляет собой приложение всеобщего закона сохранения и превращения энергии к тепловым процессам. Второй закон термодинамики характеризует направление естественных (необратимых) процессов и определяет качественное отличие теплоты от других форм передачи энергии. Этот закон связан с принципом существования энтропии. [c.7]

Реальные тепловые процессы в отличие от идеальных процессов, которые могут протекать в двух прямо противоположных направлениях, непосредственно обращены быть не могут и являются всегда необратимыми. [c.52]

Опыт показывает, что любой действительный процесс является необратимым, необратимость же процесса влечет за собой потерю работы и тем самым понижение экономичности двигателя или какого-либо другого теплового агрегата. [c.54]

Р. Клаузиус обобщил эту закономерность на любые необратимые энергетические процессы, введя принцип возрастания энтропии во всех реальных процессах преобразования энергии в изолированных системах суммарная энтропия всех участвующих в них тел возрастает. Это возрастание энтропии при прочих равных условиях тем больше, чем сильнее процесс (или процессы) в рассматриваемой системе отличается от идеальных, обратимых. В тепловом двигателе, например, как мы видели, ухудшение его действия (т. е. уменьшение получаемой из того же количества теплоты Qi работы L при тех же граничных температурах Ti и Гг) обязательно сопровождается увеличением энтропии, В тепловом насосе увеличение необходимых затрат работы приводит к тому же результату—росту энтропии. Следовательно, энтропия может выполнять еще одну должность — быть характеристикой необратимости процессов, показывать отклонение их от идеальных. Чем больше рост энтропии, тем это отклонение больше. [c.131]

Рис. 3.4. Полосовые графики потоков энергии в тепловом двигателе при обратимом и необратимом протекании процессов

Все тепловые процессы, реализуемые в технике, протекают необратимо, что является причиной уменьшения совершенства процесса, которое происходит не из-за потери энергии, а с понижением ее качества. В необратимых процессах энергия не исчезает, а рассеивается. Например, дросселирование пара не уменьшает его энергию, но снижает его способность к совершению работы и использованию в теплообменниках. [c.88]

Помимо необратимых потерь, имеющих место в процессах, осуществляемых собственно рабочим телом в цикле (эти потери учитываются внутренним относительным к. п. д. цикла >] ,.), работа реальной теплосиловой установки сопряжена с рядом потерь, обусловленных необратимостью тепловых, механических и электрических процессов в отдельных элементах всей теплосиловой установки. К ним относятся потери на трение в подшипниках турбины или при движении поршня в цилиндре, потери тепла в паропроводах, электрические потери в электрогенераторе и т. д. G учетом этого эффективность теплосиловой установки в целом характеризуется величиной так называемого эффективного к. п. д. представляющего собой отношение величины работы, отданной теплосиловой установкой внешнему потребителю, к количеству тепла, подведенного к установке (вследствие неизбежных потерь тепла обычно только часть этого тепла воспринимается рабочим телом). [c.301]

Поскольку влияние необратимости неодинаково для различных тепловых двигателей или классов этих двигателей, действительные термические КПД реальных энергетических установок могут существенно отличаться друг от друга, даже если значения идеальных КПД соответствующих идеальных циклов одинаковы. Поэтому высокий КПД идеального цикла не всегда соответствует высокой эффективности энергетической установки. Необходимо оценить степень необратимости рабочего процесса в установке и определить влияние этой необратимости на характеристики установки, чтобы правильно представить особенности системы. Такой мерой влияния необратимости является критерий, называемый отношением работ для цикла Реальная индикаторная полезная работа Индикаторная полезная работа [c.232]

Если две системы, температуры которых различаются на конечную величину, привести в тепловой контакт друг с другом, не нарушая изоляции от окружающих тел, то такая объединенная система в течение некоторого времени будет проходить через определенную последовательность допустимых неравновесных со-стояний. Будучи изолированной, такая система в конечном итоге перейдет в некоторое устойчивое состояние. Из предварительного обсуждения природы необратимости (разд. 2.14) можно заключить, что перенос тепла между двумя телами, находящимися при разных температурах, есть необратимый процесс, точно так же как необратимым является процесс затухания движения жидкости, вызванного действием мешалки. Это обстоятельство чрезвычайно важно с прикладной точки зрения, поскольку, как было показано в разд. 2.14, необратимость влечет за собой потерю возможностей совершения работы или увеличение количества потребляемой работы по сравнению с идеальным случаем. Этот вопрос будет изучен подробнее после того, как в гл. 9 мы обсудим понятия о термодинамической необратимости и обратимости. [c.79]

Рис. 10.5. Замкнутый необратимый циклический процесс при наличии теплообмена с одним тепловым резервуаром.

В случае теплоизолированной системы тепловые потоки через границу отсутствуют, так что второй член в выражении (12.20), соответствующий потоку тепла, равен нулю. Далее, если в такой изолированной системе Z совершается внутренне необратимый процесс, то Д5с положительно, а следовательно, ASz также положительно. Таким образом, если из начального устойчивого состояния в результате необратимого адиабатического процесса система переходит в конечное устойчивое состояние, то ее энтропия возрастет. Это утверждение рассматривалось в качестве так называемого принципа возрастания энтропии. Следует, однако, отметить, что справедливость этого утверждения была установлена нами путем логического развития изучаемого предмета, так что у нас нет нужды называть его принципом (или законом ). [c.179]

Заканчивая разговор о постоянной Больцмана, хочется еще раз подчеркнуть ее фундаментальное значение в науке. Она содержит в себе громадные пласты физики—атомистика и молекуля-рно-кинетическая теория строения вещества, сгатистическая теория и сущность тепловых процессов. Исследование энтропии открыло путь от технологии (тепловая машина) к космологии (направление времени и судьба Вселенной) [58]. Изучение необратимости тепловых процессов раскрыло природу физической эволюции, сконцентрировавшейся в замечательной формуле Больцмана 5=Л In W. Следует подчеркнуть, что положение, согласно которому замкнутая система рано шш поздно придет в состояние термодинамического равновесия, справедливо лишь для изолированных систем и систем, находящихся в стационарных внешних условиях. В нашей Вселенной непрерывно происходят процессы, результатом которых является изменение ее пространственных свойств. Нестационарнос гь Вселенной неизбежно приводит к отсутствию в ней статистического равновесия. Тепловая смерть не грозит Вселенной, ее судьбы определяют иные факторы, обусловленные гравитацией. [c.92]

Опыт иоказыщает, что необратимость тепловых процессов в общем случае является, во-нервых, следствием трепля отдельных масс теплоносителя как о другие тела, так и друг о друга и, во-вторых, следствием теплообмена без термического равновесия, т. е. с конечной разностью температур этот теплообмен может со-вершаться как между теплоносителем и другими телами, так и. между отдельными частями теплоносителя. [c.41]

Как видно из вышеизложенного, учет экономических факторов при выборе оптимального вакуума в конденсаторе был произведен А. И. Андрющенко при довольно большом количестве допущений и может претендовать только на приближенное решение. Если с рядом допущений, сделанных с целью упрощения расчета, приходится соглашаться, так как они не вносят принципиальных искажений термодинамического анализа реальных установок, то с одним из допущений трудно согласиться. Речь идет о допущении, что отпошение расходов топлива при разных режимах реальных установок равно отношению соответствующих эксергий тепла, подве-дершого к пару в котле. Такое допущение нарушает принципиальную цель анализа реальных установок учитывать степени необратимости тепловых процессов. Поэтому уравнение (4-139) долл<но быть построено на основе учета изменения эксергетических потерь, вызван-348 [c.348]

В обоих случаях мы имеем дело с взаимосопряженными процессами поля деформации и техмпературы сопряжены между собой. Описанную нами среду, в которой возможен обратимый упругий процесс и необратимый тепловой процесс, будем называть в дальнейшем термоупругой средой. [c.23]

Энтропия. Необратимость тепловых явлений логически противоречит попыткам их объяснения на основе корпускулярной теории, поскольку законы механики полностью обратимы. Следовательно, или не является правильным это объяснение, или не верен сам второй зажон термодинамики. В первом случае возникшее противоречие можно связать с гипотетичностью существования атомов и усматривать в этом доказательство несправедливости атомной гипотезы. Во втором случае можно оспаривать справедливость второго начала, что безуспешно пытались делать некоторые ученые. Но был и третий путь — г уть глубокого анализа супщости различий между обратимыми и необратимыми процессами. [c.80]

В тепловых двигателях теплота, отдаваемая более нагретыми телами, превращается в работу не полностью некоторая доля этой теплоты передается рабочим телом менее нагретым телам. Переход теплоты от более нагретых тел к менее нагретым в результате действия теплового двигателя и обусловленные этим переходом изменения состояния участвующих в процессе тел по сравнению с начальным и представляют собой те компенсационные эффекты, которыми согласно второму началу термодинамики обязательно сопровождается любой как обратимый, так и необратимый круговые процессы превращения теплоты в работу. Этот относящийся к круговым процессам результат выражают еще следующим образом превращение теплоты в работу всегда сопровождается компенсирующим переходом некоторого количества теплоты от более нагретого к менее нагретому телу. Подчеркнем, что сказанное относится к круговым процессам среди незамкнутых процессов с одним источником теплоты могут быть такие, в которых сообщенная телу теплота превращается в работу полностью. oшлe [ я в связи с этим на следующее высказывание Зоммерфельда .. . Планк приводит сам собой напрашивающийся пример полного превращения тепла в работу, а именно изотермическое расширение идеального газа с подведением тепла от источника с высокой температурой при полном использовании давления газа для совершения работы. В этом процессе энергия не будет обесцениваться , а наоборот, будет становиться ценнее (тепло полностью превращается в работу) . [c.47]

КПД всякого необратимого теплового двигателя и холодопро-изводительность необратимой холодильной машины, осуществляющих процессы при заданных температурах (Т, > Т ), всегда меньше соответственно КПД и холодопроизводительности обратимой тепловой машины (т1 < [c.54]

Развитие таких процессов возможно как при низких напряжениях и больших плотностях токов, так и при высоких напряжениях и малых плотностях токов утечки по поверхности. В первом случае основную роль играют тепловые процессы, во втором — эрозионные и химические. И в том, и в другом случае происходят необратимые ухудшения свойств изоляционного материала в слое, прилегающем к поверхности, появляются токопроводящие низкоомные каналы—треки, развиваются недопустимо большие токи утечки вдоль треков. Процесс образования под воздействием электрического поля электропроводящих каналов (треков) на поверхности твердого диэлектрика называют трекингом, а способность диэлектрика выдерживать воздействие поверхностных пробоев без трекинга — трекингостойкостью. [c.124]

Расширение газов и жидкостей. На еЛ-диаграмме (рис. 7.5) представлены различные процессы расширения рабочего тела. Процесс 1-2 -обратимый адиабатный процесс, протекающий в идеальной тепловой машине, техническая работа которой /тех 12 = hi — hi = — ег- Процесс 1-3 - необратимый адиабатный процесс, протекающий в реальной тепловой машине, техническая работа которой /.exi-з = й, - /jj < / х i-з- Процесс 1-4 — процесс дросселирования, при которо.м A/11.4 = О и, следовательно, /тех4-1 = 0. Величина эксергетических потерь в этих трех процессах возрастает от первого к третьему, а именно d. i = (< i - ег) - hi - hz) = = О < [c.318]

Несмотря на то, что в настоящее время осуществляется массовое освоение высоких и сверхвысоких параметров пара (р1 = 23... 30 МПа = 570...600 °С) и глубокого вакуума в конденсаторе (97 %, или р2 = 0,003 МПа), термический к. п. д. цикла Ренкина не превышает 50 %. В реальных установках доля полезно используемой теплоты еще меньше из-за потерь, связанных с внутренней необратимостью термодинамических процессов. В связи с этим были предложены различные способы повышения тепловой эффективнс.с-тп паросиловых установок, в частности предварительный подогрев питательной воды за счет отработавшего в турбине пара (регенеративный цикл), вторичный перегрев пара (цикл со вторичным перегревом), комбинированное использование теп.яоты (теплофик цн-онный цикл). [c.122]

Приведенные рассуждения позволяют сделать вывод, что теплота и механическая работа эквивалентны друг другу в количественном отношении (первое начало термодинамики), но теплота обладает особым специфическим свойством, сказываюш,имся, например, в том, что только путем теплообмена можно уменьшить энтропию рассматриваемой системы, а повысить ее (помимо теплообмена) возможно, любым необратимым механическим воздействием. Последнее, как мы видели, вытекает из второго начала термодинамики для обратимых изменений состояния. Установленные выше неравенства (9.4) и (9.5) и отражают специфику тепловых процессов, вытекаюш,ую из самой их природы. [c.122]

Из рассмотрения рабочего процесса теплового двигателя видно, что тепло, отдаваемое более нагретым телом, превращается в работу не полностью некоторая доля этого тепла передается посредством рабочего тела менее нагретому телу. Переход тепла от более нагретых тел к менее нагретым в результате действия теплового двигателя и обусловленные этим переходом изменения состояния тел по сравнению с начальным и представляют собой те изменения участвующих в процессе тел или компенсационные эффекты, которыми согласно второму началу термодинамики обязательно сопровождается любой как обратимый, так и необратимый круговой процесс превращения тепла в работу равенство jiQal нулю оэначало бы, что работа производится только за счет охлаждения одного источника тепла, а именно более нагретого тела. Этот результат, относящийся к круговым процессам, выражают еще следующим образом превращение тепла в работу всегда сопровождается компенсирующим переходом некоторого количества тепла от более нагретого к менее нагретому телу. [c.60]

Классическая термодинамика явилась мощным средством исс.пе-догчгмия обратимых процессов. 1,ля решения важнейших задач современной теплотехники, для исследования новых тепловых процессов и рабочих тел в. 30-х годах XX столетня были разработаны термодинамические методы исследования необратимых процессов. [c.8]

Многочисленные опытные данные показывают, что все реальные макроскопи- ческие процессы являются необратимыми. Эта особенность реальных тепловых процессов обусловлена действием одного или нескольких из следующих факторов теплообмена при конечной разности температур, трения, диффузии. [c.52]

Больше никакая энтропия к тепловому насосу не подводится, так как высокоорганизованная электроэнергия безэнтропийна. Значит, со вторым законом здесь все в порядке отводимая энтропия 5" больше подводимой S. Необратимые, реальные процессы в тепловом насосе приводят, естественно, к ее возрастанию на Д5 = =0,003 кВт/К. Значит, действие теплового насоса нико- [c.163]

Оценку эффективности использования теплоты в теплотехнологических установках независимо от их сложности основывают обычно на первом законе термодинамики, т.е. составляют энергобаланс, отражающий количественную сторону тепловых процессов в этих установках. Однако все большее применение находит метод анализа работы теплоиспользующих установок с учетом качественных различий располагаемых энергоресурсов и необратимости реальных рабочих процессов на основе совместного использования первого и второго законов термодинамики, получивший название эксергетического. Эксер-гетический анализ позволяет учесть не только количественные, но и качественные характеристики располагаемых энергоресурсов в различных элементах оборудования, степень их совершенства и необратимости отдельных процессов в этих элементах и в установке в целом [24, 18 и др.] [c.21]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...