Круговые процессы (циклы). Второй закон термодинамики

Теория циклов. Исторически второй закон термодинамики возник как рабочая гипотеза тепловой машины, устанавливающая условия превращения теплоты в работу с точки зрения максимума этого превращения, т. е. получения максимального значения коэффициента полезного действия тепловой машины. Анализ второго закона термодинамики показывает, что малая величина этого коэффициента является следствием не технического несовершенства тепловых машин, а особенностью теплоты, которая ставит определенные ограничения в отношении величины его. Теоретически тепловые машины работают по круговым термодинамическим процессам, или циклам. Поэтому для того, чтобы шире раскрыть содержание второго закона термодинамики и провести детальный анализ его, необходимо исследовать эти круговые процессы. [c.59]

Таким образом, при анализе прямого цикла обнаруживается новое специфическое свойство теплоты в круговом процессе теплота нагревателя не может быть полностью превращена в работу. Эта формулировка второго закона термодинамики принадлежит С. Карно. [c.60]

Прямой цикл Карно. Согласно второму закону термодинамики для осуществления термодинамического цикла нужно иметь как минимум два источника теплоты горячий (теплоотдатчик) с постоянной температурой Tj и холодный (теплоприемник) с постоянной температурой Та <С Tj. При этом и соблюдении еще условий обратимости подвод и отвод теплоты в цикле могут осуществляться только по изотермам Tj и Та. Однако две изотермы не могут образовать круговой процесс. Поскольку других внешних источников теплоты нет, обратимый переход между Ti и Та возможен лишь по адиабатам 2-3 и 4-1 (рис. 6.3, а). [c.105]

Указанные положения, частично отмеченные уже ранее при рассмотрении обш,их свойств круговых процессов и при исследовании цикла Карно, выражают сущность второго закона термодинамики. [c.90]

КРУГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ (ЦИКЛЫ). ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ [c.120]

Все описанные процессы, по условию, протекают при постоянной температуре. В совокупности перечисленные процессы образуют круговой процесс. В соответствии со вторым законом термодинамики для кругового изотермного процесса сумма работ и теплот должна быть равна нулю или (что то же самое) сумма работ и теплот на частях цикла 1-2-3-4 должна быть равна работе и тепловому эффекту реакции на участке 1-4. [c.392]

Второй закон термодинамики. Первый закон термодинамики устанавливает эквивалентность тепловой и механической анергии и количественное соотношение при переходе одного вида энергии в другой, ничего не говоря об условиях, при которых этот переход возможен. Превращение работы в теплоту в общем не связано с затруднениями и ограничениями так, например, работа трения, работа сжатия, работа, затрачиваемая на обратный цикл Карно, полностью переходит в теплоту работу любого двигателя путем торможения можно полностью перевести в теплоту. Совершенно иначе обстоит дело с переводом тепла в работу. В круговом процессе Карно, который, как было сказано, является идеальным и наиболее экономичным циклом, теплота не может быть полностью превращена в работу часть тепла в цикле не используется, являясь своего рода отбросом, переходит с высшего температурного уровня на низший и, таким образом, в известной степени обесценивается, понижает свое качество. Далее, как мы. видели, для использования в круговом процессе Карно теплоты источника необходимо наличие охладителя, т. е. тела более низкой температуры, чем источник, — необходим температурный перепад. [c.102]

Для исследования термически изолированной системы, в которой протекает адиабатический процесс, очень удобно использовать уравнение (17.3). При этом следует помнить, что для реального газа показатель адиабаты не является постоянной величиной вследствие изменения теплоемкостей газа в зависимости от давления и температуры. Любой реальный процесс в газовой системе сопровождается потерями энергии. Так, при конечной разности температур между системой и внешней средой существует теплообмен, являющийся следствием реальных теплоизолирующих свойств разделяющей поверхности. Помимо этого имеются энергетические потери на трение и диффузию. В результате термомеханическая система оказывается неравновесной и без изменений во внешней среде процесс провести нельзя. В таком случае без затраты внешней работы система не может быть возвращена в начальное состояние и, следовательно, реальные газовые процессы необратимы. Второй закон термодинамики постулирует это правило для идеального и реального газов. Поэтому неопределенно долгое действие тепловой машины становится возможным только при работе термомеханической системы по круговому циклу с несовпадающими процессами прямого и возвратного ходов. [c.394]

Теплота сама по себе не способна переходить от тел, имеющих низкую температуру, к телам более нагретым, что является отражением второго закона термодинамики. Однако при затратах энергии с помощью различного рода холодильников, кондиционеров и тепловых насосов теплота может отниматься от холодных тел и передаваться телам с более высокой температурой. Для осуществления подобного теплопереноса лишь необходимо организовать некий компенсирующий процесс. Им может стать самопроизвольный переход механической энергии в тепловую или передача теплоты от более нагретого тела к менее нагретому. Таким образом, помимо прямых циклов, которые реализуются в целях превращения тепловой энергии в механическую, существует целый класс круговых процессов, назначением которых может являться. [c.195]

Впервые идеальные циклы были изучены француэоким инженером и ученым Сади Карно. Им был предложен в 1824 г. простейший круговой процесс с максимальным термическим к.п.д. Его цикл состоит из двух изотерм и двух адиабат. Цикл Карно занимает видное место в термодинамике, сыграл большую роль в ее развитии, в частности, в определении основных положений и математических выражений второго закона термодинамики. Поэтому, прежде чем сформулировать этот закон, рассмотрим цикл Карно. [c.115]

Рассмотрев далее обратный цикл Карно, отметив, что на совершение этого цикла расходуется работа, и приведя для этого цикла уравнение Q[ = Q + Q2, Клаузиус писал Таким образом, мы можем следуюшими словами выразить результат обратного кругового процесса количество теплоты Р получилось из работы и перешло к телу Ки а количество теплоты р, перешло от более холодного тела К2 к более теплому телу Кх . Изучение исследований Карно, результатов его прямого и обратного циклов, а также наблюдения многих явлений природы привели Клаузиуса к открытию закона, названного пм вторым законом термодинамики. [c.554]

Точки Ь и f, через которые проходят пограничные кривые, могут быть определены. Для этого следует сопоставить реальную и Ван-дер-Ваальсову изотермы при одном и том же значении температуры. Из них можно составить круговой замкнутый процесс b- -d-e-f-d-b, который, очевидно, можно было бы обратимо провести при наличии лишь одного источника теплоты с температурой, равной температуре на изотермах. В этом случае можно получить работу в виде алгебраической суммы площадок внутри кругового процесса, ибо алгебраические знаки работ, измеряемых полученными таким образом площадками, разные, в чем легко убедиться, проследив за стрелками, указывающими общее направление кругового процесса. Однако получение работы в цикле при наличии лишь одного источника теплоты на основании второго закона термодинамики невозможно. Во избежание этого противоречия нужно обеспечить равенство нулю результирующей работы цикла, т. е. обеспечить равенство площадей fdef и b db (см. рис. 104). Линия fdb должна быть проведена таким образом, чтобы равенство это было удовлетворено, и тогда точки f я Ь пересечения этой линии с изотермой Ван-дер-Ваальса указывают на ней места, через которые проходят соответственно нижняя и верхняя пограничные кривые. Определение аналогичных точек на других изотермах дает возможность построить на v-p — диаграмме обе пограничные кривые и наметить при их встрече критическую точку К, в которой появится точка перегиба. Необходимо отметить, что участки Ьс и fe изотермы Ван-дер-Ваальса могут быть наблюдаемы в действительности при соблюдении некоторых условий. Обычно в точке Ь, имеющей определенные давление и температуру, наблюдается при сжатии выпадение капелек жидкости оба параметра при этом связаны соотношением [c.239]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...