• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Лекція 3

§ 11 Перший закон термодинаміки. Окремий випадок закону збереження

енергії для термодинамічних систем

Перший закон термодинаміки говорить: якщо до термодинамічної системи підводиться певна кількість теплоти, то частина її витрачається на зміну внутрішньої енергії і частина на роботу:

(a)

Можна І закон термодинаміки виразити через ентальпію:

H=U+pV

dH=dU+pdV+Vdp;

Якщо розглянемо випадок під час V=const, то будемо мати V=const

dH=dDU+Vdp.

Так як

dU=CvdT=Q.

Тоді з попереднього рівняння маємо

dH=Q+Vdp - тепловий баланс системи.

Звідси (б)

, , деі називається наявною роботою.

Приймаючи до уваги, що

Енергетичний баланс системи для випадку коли до цієї системи підводиться теплота –Vdp=L_H(наявна робота).

, запишемо; (в).;

Підставляючи рівняння (в) у рівняння (а) і (б) отримаємотоді ,

.

Ці рівняння називаються термодинамічними тотожностями, які включають в себе всі термодинамічні параметри термодинамічного стану.

Для випадку коли під час підведення теплоти до системи температура залишається незмінною, тоді зміна внутрішньої =0, так як,

∆U=mc_Vv∆T=0

T=const

∆T=0 і маємо Q=L

Другий закон е формулювання І закону термодинаміки: під час підведення певної кількості теплоти отримують еквівалентну роботу і навпаки. Q=L , і це називається. Принцип принцип еквівалентності теплоти і роботи.

Третє формулювання говорить: Неможливо побудувати вічний двигун першого роду,тобто нема і не може бути такого двигуна,який би без підведеннядвищення теплоти виконував би роботу.

§ 12 Термодинамічний процес

У плоскій системі координат рівноважний стан позначають точкою,якщо підводиться теплота,робоче тіло буде розширюватись і змінювати свій стан .

Термодинамічним процесом називається сукупність змін стану робочого тіла ,якщо під час зміни стану робоче тіло розширюється,то процес називається процесом розширення або прямим процесом у таких процесах теплота перетворюється в роботу.

Якщо в процесі робоче тіло буде стискатись, то такий процес називається процесом стиснення або зворотним процесом (холодильник).

Оборотним називають процес, який протікає як в прямому ,так і в зворотному напрямку і робоче тіло проходить через одні і ті ж проміжні стани і повертається в початковий стан без витрати на то енергії. Ознакою оборотного процесу є відсутність тертя.

Необоротним називається процес, в результаті якого неможливо повернення системи в первісний стан без витрати на то енергії із зовні: є наявність тертя .

Аналіз термодинамічних процесів проводиться за допомогою графічного методу. Для цього використовують дві системи коорди­нат.

Зображення процесів в плоскій системі координат називається діаграмою.

У pv- діаграмі площа під кривою 1-2-б-а в деякому масштабі ви­ражає роботу процесу

pdv= l (елементарна робота) =

Tds=q

ds=q

Таким чином, у Тs- діаграмі площа під кривою процесу 1-4 яв­ляє собою теплоту процесу.

Під час енергетичного аналізу термодина-мічної системи скла­дають енергетичний баланс цієї системи у вигляді 1 з-ну тТермоди­наміки.

Q=U+L

Теплота і робота є вектори, які можуть мати як позитивний, так і від'ємний напрямок. За абсолютним значенням енергія завжди по­зитивна, тому математичний знак «+» чи «-» вказує на напрямок вектора цієї величини.

§13 Другий закон термодинаміки

Другий закон термодинаміки вивчає напрям термодинамічних процесів і глибину їх протікання.

Розглянемо ізольовану термодинамічну систему, в якій прохо­дять оборотні процеси. Ізольованою називається система, яка не обмінюється з навколишнім середовищем ні енергією ні речови­ною.

ds=Q/T Q=Tds Tds=0

dU=0 Q=0 T≠0

ds=0 (1)

Якщо в цій системі протікає необоротний процес, то в результаті подолання тертя витрачається наявна робота, яка перетворюється в теплоту. Ця теплота додається до енергії самої системи, що приводить до зростання ентропії.

З рівняння термодинамічної тотожності:

ТdS= dH –Vdp

Так як, розглядається ізольована система, то для неї dH=0. Тоді, ТdS= –Vdp = Lн. Так як Lн>0 то і dS>0 (2)

Звідси з (1) і (2) маємо, що ds≥0 (3)

Вираз (3) є математичним виразом другого закону термодинаміки,який формулюєтьсяя – перше формулювання.:

Якщо в ізольованій системі протікає оборотний процес, то ентропія системи не змінюється і ds = 0.

Якщо в ізольованій системі протікає необоротний процес, то ds > 0, тобто ентропія зростає, але ніколи ентропія під час протікання довільних процесів не може зменшитись, тобто ds≥0.

Це говорить про те, що довільні термодинамічні процеси зав­жди протікають у напрямку збільшення ентропіі і завершуються коли ент­ропія набуває максимальних значень.

II закон термодинаміки. Теорема Клаузіуса

Теплота не може передаватись від менш нагрітого тіла до більш нагрітого сама собою без витрати на те роботи ззовні (холодильні установки)

3-тє формулювання II закону термодинаміки

Неможливо побудувати вічний двигун другого роду, тобто нема і не не може бути такого двигуна, який би всю підведенуОдведену теплоту перетво­рював би у роботу.

Джерелом енергії називають тіло, температу- ра якого залишається незмінною під час підведення або відведення до нього теплоти.

Розглянемо приклад, коли маємо

1 бензин

2 двигун

1) гаряче джерело Т₁

2) холодне джерело Т₂

Зміна параметрів стану у кругових процесах = 0

T₁>T₂ – працює

Читайте також:

1. Вид заняття: лекція
2. Вид заняття: лекція
3. Вид заняття: лекція
4. Вид заняття: лекція
5. Вид заняття: лекція
6. Вступна лекція
7. Вступна лекція 1. Методологічні аспекти технічного регулювання у
8. Клітинна селекція рослин.
9. Колекція фонограм з голосами осіб, які анонімно повідомляли про загрозу вибуху
10. ЛЕКЦІЯ (4): Мануфактурний період світової економіки
11. Лекція - Геополітика держави на міжнародній арені
12. Лекція 02.04.2013

Переглядів: 569