Теплота термодинамике

В настоящем учебном пособии авторы рассматривают теплопередачу как один из разделов динамики теплоты — термодинамики. Поэтому авторы по аналогии с термодинамикой в разделах по теплопередаче элементарное количество теплоты при написании рассматривают как бесконечно малую величину, не являющуюся полным дифференциалом пропорциональность излучательной способности тела четвертой степени абсолютной температуры показывают на основе применения соотношений термодинамики и т. д. [c.5]

На этих трех положениях и основывается вся механическая теория теплоты (термодинамика), но не на тех или других гипотезах, относительно строения тел, молекулярных в них движениях и внутренних силах . [c.40]

Совершенно очевидным является положение, что использование теплоты лежит в основе современных технологий в любой сфере человеческой деятельности. Теплота - это великий дар природы и естественно желание научиться разумно его применять, понять основные закономерности, управляющие процессами получения, переноса и использования теплоты. Термодинамика и учение о тепломассообмене - науки, которые изучают эти закономерности. [c.15]

Механическое и тепловое взаимодействия термодинамической системы осуществляются через контрольные поверхности. При механическом взаимодействии самой системой или над системой совершается работа. (В общем случае на систему могут действовать также электрические, магнитные и другие силы, под воздействием которых система будет совершать работу. Эти виды работ также могут быть учтены в рамках термодинамики, но нами в дальнейшем рассматриваться не будут). В нашем примере механическая работа производится при перемещении поршня и сопровождается изменением объема. Тепловое взаимодействие заключается в переходе теплоты между отдельными телами системы и между системой и окружающей средой. В рассматриваемом примере теплота может подводиться к газу через стенки цилиндра. [c.7]

Если между различными точками в системе существуют разности температур, давлений и других параметров, то она является неравновесной. В такой системе под действием градиентов параметров возникают потоки теплоты, вещества и другие, стремящиеся вернуть ее в состояние равновесия. Опыт показывает, что изолированная система с течением времени всегда приходит в состояние равновесия и никогда самопроизвольно выйти из него не может. В классической термодинамике рассматриваются только равновесные системы. [c.8]

Несмотря на эквивалентность теплоты и работы, процессы их взаимного превращения неравнозначны. Опыт показывает, что механическая энергия может быть полностью превращена в теплоту, например, путем трения, однако теплоту полностью превратить в механическую энергию в периодически повторяющемся процессе нельзя. Многолетние попытки осуществить такой процесс не увенчались успехом. Это связано с существованием фундаментального закона природы, называемого вторым законом термодинамики. Чтобы выяснить его сущность, обратимся к принципиальной схеме теплового двигателя (рис. 3.2). [c.21]

Таким образом, второй закон термодинамики можно сформулировать в виде следующего утверждения Вечный двигатель второго рода невозможен . В более расшифрованном виде эту формулировку в 1851 г. дал В. Томсон Невозможна периодически действующая тепловая машина, единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет отнятия теплоты от некоторого источника . [c.22]

Являясь следствием второго закона термодинамики, формула для КПД цикла Карно, естественно, отражает его содержание. Из нее видно, что теплоту горячего источника можно было бы полностью превратить в работу, т. е. получить КПД цикла, равный единице, лишь в случае, когда Т - оо либо Гг- -О Оба значения температур недостижимы, (Не- [c.23]

Используя обратный цикл Карно, рассмотрим еще одну формулировку второго закона термодинамики, которую в то же время, что и В. Томсон, предложил Р. Клаузиус теплота не может самопроизвольно (без компенсации) переходить от тел с более низкой к телам с более высокой температурой. [c.26]

Ранее было показано, что для равновесных процессов справедливо соотношение ds = 6q/T. Разобранный пример достаточно наглядно показывает, что в неравновесных процессах ds> bq/Т, если б<7 — количество подведенной к системе или отведенной от нее теплоты, а Т — температура источника теплоты. Обе записи являются аналитическими выражениями второго закона термодинамики [c.27]

Количество подведенной (или отведенной) в процессе теплоты можно определить с помощью уравнения первого закона термодинамики q = (u2 — [c.33]

Назначением теплосиловых установок является производство полезной работы за счет теплоты. Источником теплоты служит топливо, характеризующееся определенной теплотой сгорания Q. Максимальная полезная работа /. акс, которую можно получить, осуществляя любую химическую реакцию (в том числе и реакцию горения топлива), определяется соотношением Гиббса (1839—1903) и Гельмгольца (1821 —1894), получаемым в химической термодинамике [c.56]

Согласно второму закону термодинамики самопроизвольный процесс переноса теплоты в пространстве возникает под действием разности температур и направлен в сторону уменьшения температуры. [c.69]

В соответствии с уравнением (5.3) первого закона термодинамики, количество теплоты, отдаваемой потоком газов в теплообменнике, равно разности энтальпий газов до и после теплообменника (изменением скоростного напора можно пренебречь, а техническая работа не совершается). Поэтому основой тепловых расчетов топливоиспользующих устройств является энтальпия продуктов сгорания, которую принято рассчитывать на единицу количества топлива, из которого получились эти продукты , т, е. [c.128]

Предположим, что адиабаты пересекаются в точке с. Проведем между ними изотермический процесс аЬ, получим цикл аЬс, в котором совершается работа (эквивалентная заштрихованной площади) за счет охлаждения одного источника теплоты, что противоречит второму закону термодинамики. [c.209]

Согласно первому закону термодинамики подведенная теплота q = Au- -t или f, АТ — с АТ +1, откуда [c.209]

Таким процессом является, например, изотермическое расширение идеального газа, находящегося в тепловом контакте с горячим источником. Так как в этом процессе изменение внутренней энергии равно нулю, то согласно первому закону термодинамики, работа, совершенная при расширении газа, равна количеству теплоты, переданной от горячего источника. Таким образом, имеет место полное превращение теплоты в работу. Но это не противоречит второму закону термодинамики, который утверждает, что невозможен процесс, единственным конечным результатом которого будет превращение в работу теплоты, извлеченной от горячего источника. Действительно, в конце изотермического процесса газ занимает объем больше, чем он занимал вначале. Изменение состояния газа и является компенсацией превращения теплоты в работу. [c.209]

На основании исследований советских ученых (К- А. Пути--лова, А. И- Бачинского и др.) отчетливо выявилось понятие о теплоте как части внутренней энергии, рассматриваемой в момент перехода при контакте от одного объекта к другому в результате неупорядоченных соударений молекул и атомов обоих объектов на поверхности контакта. Такой переход имеет место вследствие разности температур обоих объектов, хотя бы и бесконечно малой. Поэтому, написав выражение первого начала термодинамики [c.16]

Основные законы термодинамики достаточно широки, чтобы найти разнообразные применения в физике, химии и технике. В результате развития термодинамики появилось много различных точек зрения при рассмотрении отдельных вопросов. Тем не менее оказалось возможным в пределах данной книги ограничиться основными понятиями и рассмотреть такие применения, которые относятся к превращению теплоты в работу, а также в качестве специальных примеров процессы с переносом вещества и системы с химическими реакциями. [c.26]

Хотя и можно было легко сделать качественные наблюдения, однако объяснение их оставалось неясным и запутанным, примером чего может служить теория теплорода, которая рассматривала теплоту как жидкость, аналогичную воде. Только с про-— ведением количественных измерений в течение последних двух столетий понятие энергия было выяснено и точно определено. Теперь можно экспериментально показать, что масса и энергия взаимно превращаемы и что общая масса и энергия сохраняются при всех известных превращениях. Понятие сохранения массы и энергии теперь принято как основной закон термодинамики. [c.30]

Теплота — переходная форма энергии. Ее количественная оценка должна зависеть от механизма этого перехода. Так как классическая термодинамика не рассматривает подробно механизм теплопроводности, конвекции и радиации, количество перенесенной теплоты может быть вычислено термодинамически только при наблюдении влияния процесса переноса теплоты на свойство системы и окружающей среды. [c.34]

Согласно первому закону термодинамики, замкнутая система может испытывать изменение внутренней энергии только в результате обмена теплотой и работой с окружающей средой. Так как для этой системы изменение объема указывает на передачу энергии в форме работы, то второе слагаемое уравнения (4-33) можно отождествить с работой, обратимо выполненной системой. Ограничение в виде обратимости необходимо, так как коэффициент при dv представляет собой свойство системы, а именно — давление системы [c.131]

Второй закон термодинамики, как и первый, основан на надежных экспериментальных данных, полученных в результате следующих наблюдений теплота самопроизвольно переходит из области высоких температур в область низких температур, газы самопроизвольно перетекают из области высокого давления в область низкого давления, два различных газа самопроизвольно смешиваются и теплота не может быть количественно превращена в работу в периодически действующей тепловой машине. Объяснение этих наблюдений основано на молекулярной структуре вещества. Однако экспериментальные наблюдения отражают поведение не отдельных молекул, а статистическое поведение большой группы молекул. Следовательно, второй закон термодинамики, который основан на наблюдении макроскопических свойств, по природе своей является статистическим и справедливость его ограничена законом статистики. [c.189]

Вышеприведенные выводы, относящиеся к самопроизвольным изменениям, применимы только к изолированным системам. На практике большинство наблюдаемых систем не являются изолированными, и поэтому важно определить изолированную систему, прежде чем применять к ней концепции второго закона термодинамики. Вообще изолированную систему обычно определяют как рассматриваемую систему плюс окружающую ее среду. Окружающая среда обычно включает в себя источник теплоты для получения и отдачи энергии в форме теплоты и источник работы, содержащий устройства для получения и отдачи энергии в форме работы. Земная атмосфера может быть рассмотрена как источник теплоты и как источник работы. [c.194]

Рассмотрим цилиндр с газом как систему, окруженную источниками теплоты и работы. Этот цилиндр и источники вместе составляют изолированную систему, к которой применимы концепции второго закона термодинамики. [c.194]

С понятием температуры тесно переплетается (и часто путается) понятие теплоты. Из повседневного опыта известно, что для нагревания одних веществ требуется больше тепла, чем для других, однако непосредственно не очевидно, почему это так. Тем не менее при достаточной проницательности на основании повседневного опыта можно сделать ряд весьма фундаментальных выводов относительно теплового поведения вещества эти выводы включают законы термодинамики. Нулевой закон, названный так потому, что он был сформулирован после первого и второго законов, касается состояния тел, приведенных в тепловой контакт друг с другом. Чтобы ясно понять, что это значит, прежде всего необходимо уточнить ряд понятий. Приведенные ниже определения хотя и не являются строгими, позволяют нам сделать несколько общих замечаний о смысле температуры и теплового поведения веществ, которые полезны при введении в термометрию. Более подробное обсуждение основ теплофизики читатель может найти в монографиях по термодинамике и статистической механике, указанных в списке литературы к данной главе. [c.12]

Для получения численных значений эмпирических температур следует обратиться к первому и второму законам термодинамики. Первый закон термодинамики просто констатирует сохранение энергии при условии, что учитывается не только работа, совершаемая над системой, но и обмен теплом через стенки с окружающей средой. Если система в остальных отношениях изолирована, то внутренняя энергия и, представляющая собой экстенсивную величину, может только увеличиваться при совершении над системой некоторой работы. Однако если система термически не изолирована и в результате некоторого процесса переходит из термодинамического состояния А в другое состояние В, то работа совершаемая над системой, разумеется, зависит от того, каким способом система осуществляет переход из состояния А в состояние В. С другой стороны, увеличение внутренней энергии равно и в—и А независимо от способа совершения работы. Следовательно, для термически не изолированной системы увеличение внутренней энергии и в — и а отлично от Разность Q мы назовем количеством теплоты, которая, таким образом, служит мерой отклонения от адиабатических условий. Следовательно, для любого термодинамического процесса, начинающегося в состоянии А и завершающегося в состоянии В, изменение внутренней энергии определяется выражением [c.15]

В 1840 г. химик, русский академик Г. Гесс сформулировал принцип сохранения энергии применительно к химическим процессам. В дальнейшем целая плеяда русских ученых теоретиков своими работами значительно расширила учение о теплоте и внесла большой вклад в развитие термодинамики. [c.10]

Техническая термодинамика, применяя основные законы к процессам превращения тепла в механическую работу и механической работы в теплоту, дает возможность разрабатывать теорию тепловых двигателей, исследовать процессы, протекающие в них, и позволяет выявлять их экономичность для каждого типа отдельно. [c.10]

Предметом технической термодинамики является главным образом изучение процессов взаимного преобразования теплоты и работы в различных тепловых машинах. [c.12]

Полученное уравнение является математическим выражением первого закона термодинамики. Оно формулируется так изменение внутренней энергии термодинамической системы равно алгебраической сумме полученной системой энергии в форме теплоты dq и совершенной ею внешней работы dl, или подведенная к рабочему телу энергия в форме теплоты расходуется на изменение внутренней энергии тела и на совершение телом внешней работы. [c.63]

Как уже указывалось, в термодинамике принято теплоту dq считать положительной, если она подводится к рабочему телу, и отрицательной, если она отводится от него. Внешнюю работу газа dl принято считать положительной, если в процессе происходит увеличение объема рабочего тела, или его расширение, и отрицательной, если объем рабочего тела уменьшается, или происходит сжатие тела, [c.63]

Первый закон термодинамики осуществляет взаимосвязь между количеством теплоты, внутренней энергией и внешней работой газа в процессе, причем было установлено, что количество теплоты, подводимое к телу или отводимое от него, зависит от характера процесса. [c.88]

Первый закон термодинамики, являясь частным случаем общего закона сохранения и превращения энергии, утверждает, что теплота может превращаться в работу, а работа в теплоту, не устанавливая условий, при которых возможны эти превращения. [c.107]

В 50-х годах прошлого столетия Клаузиусом была дана наиболее общая и современная формулировка второго закона термодинамики в виде следующего постулата Теплота не может переходить от холодного тела к более нагретому сама собой даровым процессом (без компенсации) . Постулат Клаузиуса должен рассматриваться как закон экспериментальный, полученный из наблюдений над окружающей природой. Заключение Клаузиуса было сделано применительно к области техники, но оказалось, что второй закон в отношении физических и химических явлений также правилен. Постулат Клаузиуса, как и все другие формулировки второго закона, выражает собой один из основных, но не абсолютных законов природы, так как они были сформулированы применительно к объектам, имеющим конечные размеры в окружающих нас земных условиях. [c.108]

Одновременно с Клаузиусом в 1851 г. Томсоном была высказана другая формулировка второго закона термодинамики, из которой следует, что не вся теплота, полученная в тепловом двигателе от источника теплоты, может перейти в работу, а только некоторая ее часть. Часть теплоты должна перейти в холодильник. [c.108]

Рассмотрим вопрос, какую максимальную работу можно получить от рабочего тела (газа) при заданных условиях. Считаем источник работы и среду изолированной, адиабатной системой, к которой, теплота не подводится и не отводится, т. е. Q = О- Обозначим внутреннюю энергию системы в начальном состоянии (У и в конечном U". Тогда на основании первого закона термодинамики имеем [c.126]

Уменьшение работоспособности всей системы вызывается тем, что некоторая часть произведенной работы вследствие трения, теплообмена при конечной разности температур и т. д. вновь превращается в теплоту, которая в соответствии со вторым законом термодинамики не может быть полностью превращена в работу. [c.128]

Дифференциальные уравнения теплоты при и е 3 а в и с и м ы х не р е м е н н ы х р н Т. Дифференциальное уравнение первого закона термодинамики при независимых переменных р и Т получаем из уравнения (10-15). Подставляя в уравнение (10-15) уравнения ( 0-24) и (10-22), находим [c.159]

Как видим, 90 лет назад на самом раннем периоде образования механической теории теплоты — термодинамики — Алымов с исключи 1ельиой глубиной и четкостью охарактеризовал сущность основного метода построения термодинамики — метода феноменологического. В дальнейшем созвучными с высказываниями Алымова об основном методе построения термодинамики были высказывания многих ученых. Так, например, . Планк в 1897 г. в своем курсе термодинамики писал Наиболее плодотворным оказался до сих пор третий термодинамический метод. Этот метод существенно отличается от предыдущих тем, что он не выставляет на первый план механическую природу тепла и вместо определенных представлений о сущности теплоты исходит непосредственно из нескольких данных наблюдений весьма общего характера, а именно из обоих так называемых начал тер.модинамики . [c.40]

Эта величина измеряется в Вт/м и обычно обозначается q. (Следует обратить внимание на то, что в термодинамике теми же буквами обозначают другие величины Q количество теплоты, q -удельное ко 1ичество теплоты, т. е. отнесенное к единице массы рабочего тела.) [c.70]

Изменение АЕ в зависимости от Т обусловлено изменением теплоемкости С. Так, при нагреве элемента на Т с удельной теплоемкостью Ср в соответствии с первым законом термодинамик поглощенгюя теплота [c.14]

Термодинамика, являясь разделом теоретической физики, представляет собой одну из самых обширных областей современного естествознания — науку о превращениях различных видов энергии друг в друга. Термодинамика рассматривает самые разнообразные явления природы и охватывает огромную область химических, механических и физико-химических явлений. Слово термодинамика происходит от греческих слов therme — теплота и dinamis —сила. [c.8]

До 50-х годов XIX столетня наука рассматривала теплоту как особое, невесомое, неуничтожаемое и несоздаваемое вещество — теплород. Одним из первых, кто опроверг эту теорию, был М. В. Ломоносов. В 1744 г. в своей диссертации Размышление о причине теплоты и холода он писал Теплота состоит во внутреннем движении собственной материи... . В другой его работе записано Утверждаю, что огонь и теплота состоят в коловратном движении частиц, а особливо самой материи тела составляющих . Тем самым в своих работах М. В. Ломоносов заложил основы механической теории тепла. Однако Ломоносов не был понят современниками. Еще долгое время физики продолжали толковать о теплороде. Только к середине XIX в. механическая теория теплоты в результате работ целого ряда ученых находит повсеместное признание, становится основой всей термодинамики и энергетики. [c.9]

Как уже указывалось, теплота q не является функцией состояния и dq не будет полным диффер енциалом dq представляет собой только некоторую бесконечно малую величину. Для того чтобы проинтегрировать правую часть уравнения первого закона термодинамики dq = du + pdv, необходимо знать характер процесса, который совершается с газом, т. е. должна быть известна зависимость р от v. В математике доказывается, что дифференциальный двучлен всегда можно превратить в полный дифференциал путем, деления (или умножения) на интегрирующий делитель. Таким интегрирующим делителем для элементарного количества теплоты dq является абсолютная температура Т° К. [c.81]

Следовательно, для получения работы необходимо иметь источник теплоты с высокой температурой, или теплоотдатчик, и источник теплоты с низкой температурой, или теплоприемник (холодильник). Кроме того, постулат Томсона показывает, что построить вечный двигатель, который бы создавал работу за счет использования только одной внутренней энергии морей, океанов, воздуха не представляется возможным. Это положение можно формулировать как второй закон термодинамики Осущесгвление вечного двигателя второго рода невозможно (Оствальд). [c.108]

Соотношение между количествами теплоты и < 2 и ноложитель-иой работой I определяется первым законом термодинамики [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...