Материалы по теме: КПД, обратимые машины, изменение энтропии, цикл Карно, физика, термодинамические процессы, энтропия, тепловой двигатель, теорема карно, термодинамика

Из всех периодически действующих тепловых машин, имеющих одинаковые температуры нагревателей T1 и холодильников T2, наибольшим КПД обладают обратимые машины. При этом КПД обратимых машин, работающих при одинаковых температурах нагревателей и холодильников, равны друг другу и не зависят от природы рабочего тела, а определяются только температурами нагревателя и холодильника. Для построения рабочего цикла использует обратимые процессы. Например, цикл Карно состоит из двух изотерм (1–2, 2-4) и двух адиабат (2-3, 4–1), в которых теплота и изменение внутренней энергии полностью превращаются в работу (рис. 19). Рис. 19. Цикл Карно Рассмотрим изменение энтропии рабочего тела. Общее изменение энтропии в цикле: ΔS=ΔS12+ΔS23+ΔS34+ΔS41 Так как мы рассматриваем только обратимые процессы, общее изменение энтропии ΔS=0. Последовательные термодинамические процессы в цикле Карно: Процесс Работа Изменение энтропии Наблюдается Изотермическое расширение 1-2, T=const; V2>V1 A12=Q1=(m/M)·RT1·ln(V2/V1) ΔS12=|Q1|/T1 тело принимает теплоту Адиабатическое расширение 2-3, δQ=0; T2<T1 A23=-(m/M)·CV(T2-T1) ΔS23=0 охлаждение до T2 Изотермическое сжатие 3-4, T=const; V3>V4 A34=(m/M)·RT2·ln(V4/V3)=-Q2 ΔS34=|Q2|/T2 тело отдает теплоту Адиабатическое сжатие 4-1, δQ=0; T1<T2 A41=-(m/M)·CV(T1-T2)=-A23 ΔS41=0 восстановление начального состояния p1, V1, T1 Общее изменение энтропии в равновесном цикле: ΔS=(|Q1|/T1)+0-(|Q2|/T2)+0=0⇒T2/T1=|Q2|/|Q1|, поэтому: ηmax=1-(T2/T1) - максимальный КПД теплового двигателя. Следствия: 1. КПД цикла Карно не зависит от рода рабочего тела. 2. КПД определяется только разницей температур нагревателя и холодильника. 3. КПД не может быть 100% даже у идеальной тепловой машины, так как при этом температура холодильника должна быть T2=0, что запрещено законами квантовой механики и третьим законом термодинамики. 4. Невозможно создать вечный двигатель второго рода, работающий в тепловом равновесии без перепада температур, т.е. при T2=T1, так как в этом случае ηmax=0. Тепловые двигатели повышают энтропию замкнутой системы.

1 2 3 4 5   27.08.2011     600     0.0/0     0     Артем   Теги: КПД, обратимые машины, изменение энтропии, цикл Карно, физика, термодинамические процессы, энтропия, тепловой двигатель, теорема карно, термодинамика

Похожие статьи: Физические основы молекулярно-кинетической теории газов КПД кругового процесса Энтропия Изменение энтропии Изменение энтропии в процессах идеального газа Статистическое толкование энтропии Второе и третье начала термодинамики

Имя *:

Код *: