Превращение теплоты в работу

Итак, для превращения теплоты в работу в непрерывно действующей машине нужно иметь по крайней мере тело или систему тел, от которых можно было бы получить теплоту (горячий источник) рабочее тело, совершающее термодинамический процесс, и тело, или систему тел, способную охлаждать рабочее тело, т. е. забирать от него теплоту, не превращенную в работу (холодный источник). [c.22]

При Т = Т 2 термический КПД цикла равен нулю. Это указывает на невозможность превращения теплоты в работу, если все тела системы имеют одинаковую температуру, т. е. находятся между собой в тепловом равновесии. [c.24]

Эксергетический метод, наоборот, позволяет проанализировать качественную сторону процесса превращения теплоты в работу, выявить причины и рассчитать потери работоспособности потока рабочего тела и теплоты, а значит, и предложить методы их ликвидации, что позволит увеличить эксергетический КПД и эффективность работы [c.56]

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]

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]

Превращение теплоты в работу [c.196]

Изотермическое расширение идеального газа является простой иллюстрацией процесса количественного превращения теплоты в работу. Работа, совершенная по отношению к окружающей среде, происходит за счет эквивалентного количества теплоты, полученной от окружающей среды. Однако этот процесс не может продолжаться после того, как давление в цилиндре достигнет наиболее низкого давления окружающей среды. Для того чтобы продолжить процесс, система должна вернуться к первоначальному состоянию. Но восстановление состояния потребовало бы по крайней мере такой же работы, как работа, полученная во время расширения таким образом, эффективность изотермического расширения для получения только работы была бы сведена к нулю. [c.196]

Теплота может быть полностью превращена в работу при непериодическом процессе при периодическом процессе, она может быть превращена в работу только частично. Непрерывное превращение теплоты в работу требует применения циклических процессов с периодическим возвращением к первоначальному состоянию. Для того чтобы получить максимальное превращение теплоты в работу, все стадии в цикле должны быть обратимы. Простейшим возможным циклом считается тот, в котором количество теплоты поглощается обратимо из единственного источника при температуре Ti. При этом теплота частично превращается в работу, а частично передается обратимо единственному теплоприемнику при температуре Та, которая обязательно должна быть меньше температуры Т . Стадии изотермического переноса теплоты могут состоять из расширения или сжатия газа при постоянной температуре с помощью сдвига фазового равновесия системы, когда температура и давление остаются постоянными, или сдвига химического равновесия газовой системы путем изменения давления [c.196]

Уравнение (6-28) указывает на то, что все обратимые циклы, протекающие между одними и теми же двумя температурными уровнями источника и теплоприемника, будут иметь одинаковую эффективность превращения теплоты в работу. Коэффициент полезного действия будет функцией только двух температур и не будет зависеть от частных обратимых процессов и отдельных работающих газов, которые используются в цикле. Уравнение (6-28) также свидетельствует о том, что чем выше температура источника теплоты и ниже температура теплоприемника, тем ближе эффективность превращения приближается к единице. [c.197]

Хотя цикл Карно — относительно простой процесс для превращения теплоты в работу, любой другой обратимый цикл, в котором происходит теплообмен с окружающей средой только при двух фиксированных температурах, приведет точно к таким же результатам. В цикле Карно происходит теплообмен с окружающей средой только во время изотермических расширения и сжатия идеального газа. [c.199]

Совершенно иначе ведет себя теплота, наиример, в тепловых машинах. Превращение теплоты в работу происходит только при наличии разности температур между источником теплоты и теило-приемником. При этом вся теплота не может быть превращена в работу. [c.107]

Из сказанного следует, что между преобразованием теплоты в работу и обратно существует глубокое различие. Закон, позволяющий указать направление теплового потока и устанавливающий максимально возможный предел превращения теплоты в работу в тепловых машинах, представляет собой новый закон, полученный из [c.107]

При изотермическом расширении идеального газа его внутренняя энергия остается без изменения, а вся сообщаемая газу теплота полностью превращается в работу. Компенсацией этого превращения теплоты в работу здесь является увеличение объема газа. Если бы, не меняя температуры, вернуть, объем газа к начальному состоянию, то необходимо было бы затратить на сжатие газа работу в том же количестве, в котором работа была получена, причем обратно выделилось бы то же количество теплоты. В итоге никакого превращения теплоты в работу не было бы. [c.115]

Какие требуются условия для создания непрерывного процесса превращения теплоты в работу [c.135]

Степень совершенства процесса превращения теплоты в работу в круговых процессах характеризуется термическим к. п. д. [c.127]

Первое начало термодинамики является математическим выражением количественной стороны закона сохранения и превращения энергии в применении к термодинамическим системам. Оно было установлено в результате экспериментальных и теоретических исследований в области физики и химии, завершающим этапом которых явилось открытие эквивалентности теплоты и работы, т. е. обнаружение того, что превращение теплоты в работу И работы в теплоту осуществляется всегда в одном и том же строго постоянном количественном соотношении. [c.36]

Изменение состояния рабочего тела (если процесс незамкнутый) или отдача части теплоты рабочим телом другим телам и изменение термодинамического состояния этих тел при круговом процессе превращения теплоты в работу называются компенсацией. Результаты опытов показывают, что без компенсации ни один джоуль теплоты в работу превратить нельзя. В то же самое время работа в теплоту превращается полностью без всякой компенсации. [c.50]

Такая неравноправность превращения теплоты в работу по сравнению с превращением работы в теплоту приводит к односторонности естественных процессов самопроизвольные процессы в замкнутой системе идут в направлении исчезновения потенциально возможной работы. Например, в практике не обнаружено случаев самопроизвольного перехода теплоты от холодного тела к горячему. При тепловом контакте двух тел различной температуры теплота переходит от горячего тела к холодному до тех пор, пока их температуры не станут равными. При наличии разности температур двух тел имеется возможность (см. 18) получить работу (потенциально возможная работа), самопроизвольный процесс при тепловом контакте таких тел идет в направлении исчезновения этой возможной работы. [c.51]

Назовем устройство, которое без компенсации полностью превращало бы периодически в работу теплоту какого-либо тела, вечным двигателем второго рода. Тогда исходная формулировка второго начала, выражающая закономерности превращения теплоты в работу и работы в теплоту (в случае обычных систем), будет следующей невозможен вечный двигатель второго рода, причем это утверждение не допускает обращения. [c.51]

Первое положение второго начала указывает на невозможность с помощью замкнутого кругового процесса превратить теплоту в работу без компенсации. Понятие компенсации, как видно из его определения, содержит отдачу части теплоты рабочим телом другим телам и изменение термодинамического состояния этих других тел при превращении теплоты в работу в замкнутом круговом процессе. В случае обычных, наиболее распространенных систем оба эти элемента компенсации совпадают, так как отдача части теплоты рабочим телом другим телам при круговом процессе в этом случае безвозвратна и автоматически влечет изменение термодинамического состояния этих других тел. В случае спиновых систем эти элементы-компенсации не совпадают, вследствие чего с помощью спиновых систем теплоту какого-либо тела можно целиком превратить в работу с помощью кругового процесса без изменения термодинамического состояния других тел. Однако такое превращение, как и в случае обычных систем. [c.52]

По этой причине порочны все выводы и доказательства, основывающиеся на использовании и анализе цикла Карно с Г2 = 0К. Например, неверным является встречающееся в некоторых общих курсах физики утверждение о том, что для осуществления полного превращения теплоты в работу с помощью периодически действующей тепловой машины надо было бы располагать холодильником, температура которого равна О К, и что, поскольку такого холодильника нет, периодически действующая машина может превращать в работу только часть теплоты. В действительности же даже при наличии холодильника с температурой О К вечный двигатель второго рода невозможен, так как при Г2 = 0К цикл Карно вырождается. [c.79]

Остается также прежней формулировка второго начала термодинамики в виде закона о существовании и возрастании энтропии, другие же формулировки этого начала изменяются. Выберем за исходное такое выражение второго начала, которое непосредственно следует из опыта по превращению теплоты в работу и работы в теплоту. [c.142]

В гл. 3 мы отмечали, что второе начало термодинамики устанавливает, во-первых, общую закономерность превращения теплоты в работу и, во-вторых, выражает специфические закономерности как обычных, так и необычных систем. Общая закономерность превращения теплоты в работу в обоих случаях систем состоит в том, что при таком превращении в замкнутом круговом процессе часть теплоты непременно отдается рабочим телом другим телам. Этот (первый) элемент компенсации, который в случае обычных систем совпадает со вторым элементом компенсации (изменением термодинамического состояния других тел), приводит к существованию энтропии у равновесной системы (см. 13). Отсюда следует, что второе начало, сформулированное Каратеодори, не изменяется вблизи каждого состояния любой термически однородной системы существуют такие состояния, которые недостижимы из него адиабатным путем. Это означает, что у всякой равновесной системы в состоянии с отрицательной абсолютной температурой (как и в случае обычных систем) существует энтропия как функция ее состояния [c.142]

Специфическая закономерность превращения теплоты в работу и работы в теплоту в случае обычных систем, как известно, состоит в том, что если при превращении теплоты в работу в замкнутом круговом процессе происходит изменение термодинамического состояния других тел, то превращение работы в теплоту не связано с таким изменением [c.142]

Как показывает опыт , в случае необычных систем, когда они находятся в состояниях с Г<0 К, специфическая закономерность прямого и обратного превращений теплоты в работу заключается в том, что теплота превращается в работу без всяких изменений в окружающих телах, работу же в теплоту [c.142]

Превращения теплоты в работу и работы в теплоту являются, следовательно, дополнительными когда возможно одно без изменения в других телах, невозможно другое, и наоборот. [c.143]

Второе начало термодинамики представляет собой закон об энтропии. Проявлением действия этого закона является, например, самопроизвольный переход теплоты от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой при соприкосновении, невозможность процессов, единственным результатом которых было бы превращение теплоты в работу, и др. [c.11]

Входящие в уравнения термодинамики Q и означают, как следует иа предыдущего, не способ передачи, а энергию, полученную системой соответствующим способом часто их, однако, называют просто теплотой и работой и говорят о превращении теплоты в работу и наоборот. [c.24]

По второму (Началу термоди-намики в природе возможны процессы, в которых превращение теплоты в работу связано с компенсацией, и невозможны процессы, в которых такое превращение не сопровождается компенсацией. Это приводит к делению всех процессов в замкнутой системе на обратимые и необратимые. [c.44]

К несамопронзвольным процессам относятся процессы, противоположные вышеприведенным самопроизвольным процессам переход теплоты от менее нагретого тела к более нагретому превращение теплоты в работу разделение на составные части диффундировавших друг в друга веществ и т. п. Процессы несамопроизвольные возможны, но они никогда не протекают сами собой без компенсации. Приведем несколько примеров. [c.115]

Термический к. п. д. ГТУ со сгоранием топлива при р onst растет с увеличением степени повышения давлений р. Однако с ростом р увеличивается и температура газов в конце сгорания топлива Тз, в результате чего быстро разрушаются лопатки турбин и сопловые аппараты, охлаждение которых затруднительно. Чтобы увеличить к. п. д. газотурбинных установок, частично изменили условия их работы. В установках стали применять регенерацию теплоты, многоступенчатое сжатие воздуха в компрессоре, многоступенчатое сгорание и т. п. Это дало значительный эффект и повысило [в уста-> овках степень совершенства превращения теплоты в работу. [c.285]

Позже на протяжении веков эти мысли почти исчезают и появляются вновь в значительно более развитой форме у Д. Бернулли и Ломоносова в 1738 и 1745 гг. Однако и эти мысли не получили широкого распространения. Только в результате развития производительных сил, обусловленного промышленной революцией конца XVIII — начала XIX в. в связи с изобретением тепловой машины, возникла потребность теоретического изучения превращения теплоты в работу. Начали появляться наряду с термодинамическими работами и работы по молекулярной теории газа и природе теплоты Джоуль. Некоторые замечания о природе теплоты и строении упругих жидкостей (1851) Крениг. Очерки теории газов (1856). Известна также рукопись английского ученого Уотерстона О физической среде, состоящей из свободных и вполне упругих молекул, находящихся в движении (1845), отклоненная рецензентом Королевского Общества как бессмысленная, непригодная даже для того, чтобы зачитать ее на заседании Общества (обнаружена в архивах и опубликована Рэлеем в 1892 г.) [c.211]

Если бы превращения теплоты в работу и работы в теплоту были равноправны (т. е. превращение работы в теплоту было бы связано с компенсацией или, наоборот, превращение теплоты в работу происходило бы без компенсации), то односторонности естес1венных процессов не было бы. В случае спиновой системы наблюдается обратная неравноправность работу в теплоту нельзя превратить без изменения в окружающих телах, в то время как теплоту в работу можно превратить без такого изменения (см. 32). [c.51]

По той же причине эксперимент Сциларда не может служить основанием для отождествления физической энтропии, используемой в термодинамике, с информационной энтропией, введенной Шенноном. В эксперименте Сциларда вообще не требуется никакой предварительной информации о местонахождении молекулы после введения в цилиндр поршня, поскольку само движение поршня указывает на ее местонахождение и превращение теплоты в работу будет происходить независимо от того, где находится молекула. [c.166]

Такой процесс возможен, но в соответствии со вторым началом термодинамики он также связан с компенсацией. Компенсация при превращении теплоты в работу может состоять не только в передаче части теплоты теплоприемнику, но и в изменении состояния рабочего тела, если процесс не круговой. Например, в случае идеального газа, для которого внутренняя энергия не зависит от обп>сма, теплота, взятая у теплоотдатчика при изотермическом процессе, целиком превращается в работу расширения компенсацией при таком процессе будет изменение объема газа. Если мы, ликвидируя это изменение, сожмем газ до прежнего объема, то при этом придется затратить полученную ранее работу, отдав взягую у теплоо датчика теплоту. [c.305]

Так же, ка к и, первое начало, второе начало термодинамики является обобщением данных опыта. Многолетняя человеческая практика привела к установлению определенных закономерностей превращения теплоты в работу н работы в теплоту (как общих для 0 бычных и необычных систем (см. 5), так и специфических для тех и других). В результате анализа этих закономерностей и было сформулировано второе начало в виде закона о существовании энтропии и ее неубывании при любых процессах в изолированных (или только адиабатически изолированных) системах. Для того чтобы прийти к такому выражению [c.40]

Такая неравноправность превращения теплоты в работу пО сравнению с превращением работы в теплоту приводит к односторонности естественных процессов самопроизвольные процессы в замкнутой системе идут в направлении исчезновения потенциально возможной работы. Например, в практике не обнаружено случаев самопроизвольного перехода теплоты от холодного тела к горячему. При тепловом онтакте двух тел различной темпе-patypbi теплота переходит от горячего тела к холодному дО тех пор, пока их температуры не станут равными. [c.41]

Первое положение второго начала указывает на невозможность с помощью замкнутого кругового процесса превратить теплоту в работу без компенсации. Понятие компенсации, как видно из его определения, содержит отдачу части теплоты рабочим телом другим телам и изменение термодинамического состояния этих других тел при превращении теплоты в работу в замкнутом круговом процессе. В случае обычных, наиболее распространенных систем О ба эти элемента компенсации совпадают, так как отдача части теплоты рабочим телом другим телам при. круговом процессе в этом случае безвозвратна и автоматически влечет изменение термодинамического состояния этих других тел. В случае спиновых систем эти элементы компенсации не совпадают, вследствие чего с помощью спиновых систем теплоту какого-либо тела можно цели.ком превратить в работу с помощью кругового процесса без изменения термодинамического состояния других. тел. Однако такое превращение, как и в случае 0 быч1ных систем, обязательно сопровождается отдачей части теплоты рабочим телом другим телам. Эта общая закономерность (общий элемент компенсации) превращения теплоты в работу лриводит к существованию энтропии как у обычных, так и необычных равновесных систем. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...