трусики женские украина

На головну

 Другий закон термодинаміки - Теплотехніка

 Міністерство освіти Російської Федерації

 Бєлгородський державний університет

 Реферат

 з теплотехніки

 на тему: «Другий закон термодинаміки»

 Виконав:

 Керівник:

 Білгород 2000

План роботи

Введеніе_ 3

Загальна характеристика та формулювання другого закону термодинаміки 4

Поняття ентропіі_ 8

Заключеніе_ 10

Список літератури_ 11Введеніе

В даний час теплосилові і теплові установки отримали широке поширення в різних галузях народного господарства. На промислових підприємствах вони становлять основну найважливішу частину технологічного обладнання.

Наука, що вивчає методи використання енергії палива, закони процесів зміни стану речовини, принципи роботи різних машин і апаратів, енергетичних і технологічних установок, називається теплотехнікою. Теоретичними основами теплотехніки є термодинаміка і теорія теплообміну.

Термодинаміка спирається на фундаментальні закони (початку), які є узагальненням спостережень над процесами, що протікають в природі незалежно від конкретних властивостей тел. Цим пояснюється універсальність закономірностей і співвідношень між фізичними величинами, одержуваних при термодинамічних дослідженнях.

Перший закон термодинаміки характеризує і описує процеси перетворення енергії з кількісної сторони і дає все необхідне для складання енергетичного балансу будь-якої установки або процесу.

Другий закон термодинаміки, будучи найважливішим законом природи, визначає напрям, за яким протікають термодинамічні процеси, встановлює можливі межі перетворення теплоти в роботу при кругових процесах, дозволяє дати суворе визначення таких понять, як ентропія, температура і т.д. У цьому зв'язку другий закон термодинаміки істотно доповнює перший.

В якості третьої початку термодинаміки приймається принцип недосяжності абсолютного нуля.

У теорії теплообміну вивчаються закономірності перенесення теплоти з однієї області простору в іншу. Процеси переносу теплоти являють собою процеси обміну внутрішньою енергією між елементами даної системи у формі теплоти.Общая характеристика і формулювання другого закону термодинаміки

Природні процеси завжди спрямовані в бік досягнення системою рівноважного стану (механічного, термічного або будь-якого іншого). Це явище відображено другим законом термодинаміки, які мають велике значення і для аналізу роботи теплоенергетичних машин. Відповідно до цього закону, наприклад, теплота мимовільно може переходити тільки від тіла з більшою температурою до тіла з меншою температурою. Для здійснення зворотного процесу повинна бути витрачена певна робота. У зв'язку з цим другий закон термодинаміки можна сформулювати наступним чином: неможливий процес, при якому теплота переходила б мимовільно від тіл холодніших до тіл більш теплим (постулат Клаузіуса, 1850).

Другий закон термодинаміки визначає також умови, за яких теплота може, як завгодно довго перетворюватися в роботу. У будь-якому розімкнутому термодинамическом процесі при збільшенні обсягу відбувається позитивна робота:

,

де l - кінцева робота,

v1і v2- відповідно початковий і кінцевий питомий об'єм;

але процес розширення не може тривати нескінченно, отже, можливість перетворення теплоти в роботу обмежена.

Безперервне перетворення теплоти в роботу здійснюється тільки в круговому процесі або циклі.

Кожен елементарний процес, що входить в цикл, здійснюється при підводі або відведенні теплоти dQ, супроводжується вчиненням або витратою роботи, збільшенням або зменшенням внутрішньої енергії, але завжди при виконанні умови dQ = dU + dL і dq = du + dl, яке показує, що без підведення теплоти (dq = 0) зовнішня робота може відбуватися тільки за рахунок внутрішньої енергії системи, і, підведення теплоти до термодинамічної системи визначається термодинамічним процесом. Інтегрування по замкнутому контуру дає:

,, Так як.

Тут QЦі LЦ- відповідно теплота, перетворена в циклі в роботу, і робота, здійснена робочим тілом, що представляє собою різницю | L1 | - | L2 | позитивних і негативних робіт елементарних процесів циклу.

Елементарне кількість теплоти можна розглядати як підводиться (dQ> 0) і відводиться (dQ <0) від робочого тіла. Сума підведеної теплоти в циклі | Q1 |, а сума відведеної теплоти | Q2 |. Отже,

Lц = Qц = | Q1 | - | Q2 |.

Підведення кількості теплоти Q1к робочому тілу можливий за наявності зовнішнього джерела з температурою вище температури робочого тіла. Таке джерело теплоти називається гарячим. Відведення кількості теплоти Q2от робочого тіла також можливий за наявності зовнішнього джерела теплоти, але з температурою нижчою, ніж температура робочого тіла. Таке джерело теплоти називається холодним. Таким чином, для здійснення циклу необхідно мати два джерела теплоти: один з високою температурою, інший з низькою. При цьому не всі витрачений кількість теплоти Q1может бути перетворено в роботу, так як кількість теплоти Q2передается холодного джерела.

Умови роботи теплового двигуна зводяться до наступних:

- Необхідність двох джерел теплоти (гарячого і холодного);

- Циклічна робота двигуна;

- Передача частини кількості теплоти, отриманої від гарячого джерела, холодному без перетворення її в роботу.

У зв'язку з цим другим законом термодинаміки можна дати ще кілька формулювань:

- Передача теплоти від холодного джерела до гарячого неможлива без витрати роботи;

- Неможливо побудувати періодично діючу машину, що здійснювало роботу і відповідно охолоджуючу тепловий резервуар;

- Природа прагне до переходу від менш ймовірних станів до більш імовірним.

Слід підкреслити, що другий закон термодинаміки (так само як і перший), сформульований на основі досвіду.

У найбільш загальному вигляді другий закон термодинаміки може бути сформульовано таким чином: будь-який реальний мимовільний процес є незворотнім. Всі інші формулювання другого закону є окремими випадками найбільш загального формулювання.

В.Томсон (лорд Кельвін) запропонував в 1851 р наступне формулювання: неможливо за допомогою неживого матеріального агента отримати від будь-якої маси речовини механічну роботу за допомогою охолодження її нижче температури найхолоднішого з навколишніх предметів.

М. Планк запропонував формулювання більш чітку, ніж формулювання Томсона: неможливо побудувати періодично діючу машину, уся дія якої зводилося б до поняття деякого вантажу і охолодженню теплового джерела. Під періодично діючої машиною слід розуміти двигун, безперервно (в циклічному процесі) перетворює теплоту в роботу. Справді, якби вдалося побудувати тепловий двигун, який просто відбирав би теплоту від деякого джерела і безперервно (циклічно) перетворював його в роботу, то це суперечило б положенням про те, що робота може проводитися системою тільки тоді, коли в цій системі відсутній рівновагу (зокрема, стосовно тепловому двигуну - коли в системі є різниця температур гарячого і холодного джерел).

Якби не існувало обмежень, накладених другим законом термодинаміки, то це означало б, що можна побудувати тепловий двигун при наявності одного лише джерела теплоти. Такий двигун міг би діяти за рахунок охолодження, наприклад, води в океані. Цей процес міг би тривати до тих пір, поки вся внутрішня енергія океану не була б перетворена на роботу. Теплову машину, яка діяла б таким чином, В.Ф.Оствальд вдало назвав вічним двигуном другого роду (на відміну від вічного двигуна першого роду, що працює всупереч закону збереження енергії). У відповідності зі сказаним формулювання другого закону термодинаміки, дана Планком, може бути видозмінена наступним чином: здійснення вічного двигуна другого роду неможливо.

Слід зауважити, що існування вічного двигуна другого роду чи не суперечить першому закону термодинаміки; справді, в цьому двигуні робота провадилася б не з нічого, а за рахунок внутрішньої енергії, укладеної в тепловому джерелі, так, що з кількісно боку процес отримання роботи з теплоти в даному випадку не був би нездійсненним. Проте існування такого двигуна неможливо з точки зору якісної сторони процесу переходу теплоти між теламі.Понятіе ентропії

Невідповідність між перетворенням теплоти в роботу і роботи в теплоту призводить до односторонньої спрямованості реальних процесів у природі, що й відображає фізичний зміст другого початку термодинаміки в законі про існування і зростанні в реальних процесах якоїсь функції, названої ентропією, визначальною міру знецінення енергії.

Часто другий початок термодинаміки підноситься як об'єднаний принцип існування і зростання ентропії.

Принцип існування ентропії формулюється як математичний вираз ентропії термодинамічних систем в умовах оборотного перебігу процесів:

.

Принцип зростання ентропії зводиться до твердження, що ентропія ізольованих систем незмінно зростає при всякій зміні їх стану і залишається постійною лише при оборотному перебігу процесів:

.

Обидва висновки про існування і зростання ентропії виходять на основі якого-небудь постулату, що відображає незворотність реальних процесів у природі. Найбільш часто в доказі об'єднаного принципу існування і зростання ентропії використовують постулати Р. Клаузіуса, В.Томпсона-Кельвіна, М. Планка.

Насправді принципи існування і зростання ентропії нічого спільного не мають. Фізичний зміст: принцип існування ентропії характеризує термодинамічні властивості систем, а принцип зростання ентропії - найбільш ймовірне протягом реальних процесів. Математичне вираження принципу існування ентропії - рівність, а принципу зростання - нерівність. Області застосування: принцип існування ентропії і витікаючі з нього слідства використовують для вивчення фізичних властивостей речовин, а принцип зростання ентропії - для судження про найбільш ймовірний перебігу фізичних явищ. Філософське значення цих принципів також різна.

У зв'язку з цим принципи існування і зростання ентропії розглядаються окремо і математичні вирази їх для будь-яких тіл виходять на базі різних постулатів.

Висновок про існування абсолютної температури T і ентропії s як термодинамічних функцій стану будь-яких тіл і систем становить основний зміст другого закону термодинаміки і поширюється на будь-які процеси - зворотні і необратімие.Заключеніе

У зв'язку з тим, що безперервне отримання роботи з теплоти можливо тільки за умови передачі частини відбирається від гарячого джерела теплоти холодного джерела, слід підкреслити важливу особливість теплових процесів: механічну роботу, електричну роботу, роботу магнітних сил і т.д. можна без залишку перетворити в теплоту. Що ж стосується теплоти, то тільки частина її може перетворена на періодично повторюваному процесі в механічну та інші види робіт; інша її частина неминуче повинна бути передана холодного джерела. Цією найважливішою особливістю теплових процесів визначається те особливе положення, яке займає процес отримання роботи з теплоти будь-яких інших способів отримання роботи (наприклад, отримання механічної роботи за рахунок кінетичної енергії тіла, отримання електроенергії за рахунок механічної роботи, виробництва роботи магнітним полем за рахунок електроенергії і т .буд.). При кожному з цих способів перетворення частина енергії повинна витрачатися на неминучі незворотні втрати, такі як тертя, електроопір, магнітна в'язкість і ін., Переходячи при цьому в теплоту.Спісок літератури

1. Кириллин В.А. та ін. Технічна термодинаміка: Підручник для вузів.- 4-е вид., перераб М .: Вища школа, 1983.

2. Основи теплотехніки В.С.. Охотин, В.Ф. Рідких, В.М. Лавигін и др М .: Вища школа, 1984.

3. Поршаков Б.П., Романов Б.А. Основи термодинаміки і теплотехнікі.- М .: Надра, 1988.

4. Теплотехніка / під ред. В.І. Крутова.- М .: Машинобудування, 1986

5. Теплоенергетика і теплотехніка. Загальні питання (довідник) .- М .: Енергія, 1980.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка