Необратимость тепловых процессов.
Тепловые двигатели.
Тепловые двигатели появились в начале 18 века. В России первый паровой двигатель был предложен Ползуновым в 1768 г.
В 1784г Уатт получил патент на универсальный паровой двигатель.
В годы, когда жил Сади Карно (1795 – 1832), наилучшие тепловые машины имели КПД 5%. Он решил исследовать причины несовершенства тепловых машин и найти пути повышения их КПД. В результате исследований Карно предложил цикл идеальной тепловой машины.
Тепловой двигатель – это устройство, превращающее внутреннюю энергию топлива в механическую.
Энергия, выделяющаяся при сгорании топлива путем теплообмена, передается газу. Газ, расширяясь, совершает работу против внешних сил, приводя в движение механизм.
Все тепловые двигатели имеют следующее устройство:
1. нагреватель – цилиндр, в котором сгорает топливо.
2. рабочее тело (газ или пар).
3. холодильник – атмосфера или специальное устройство для охлаждения газа.
 | ||
 | ||
Итак, газ, нагреваясь, совершает механическую работу. Но нагревшись до Тн и расширившись до V, соответствующего Тн, процесс останавливается. То есть имеем машину одноразового действия. Такая машина не представляет интереса для практики.
Чтобы совершить другую работу, нужно снова сжать газ, но если сжимать газ при Т=Тн до V1, то работа А окажется больше работы при изобарном расширении. Для уменьшения этой работы газ нужно предварительно охладить, следовательно, необходима еще одна часть – холодильник.
|
|
|
Таким образом, получили машину, которая может работать в цикле.
Если тело из начального состояния А переводится в конечное состояние В, а затем через другие промежуточные состояния возвращается в начальное состояние А, то говорят, что совершается круговой процесс или цикл.
После окончания цикла тело возвращается в свое начальное состояние, его внутренняя энергия принимает начальное значение, т.е. ∆U=0.
Поэтому работа цикла может совершаться только за счет внешних источников, подводящих теплоту к рабочему телу. → Q=A
Реальные тепловые двигатели работают по разомкнутому циклу, т.е. после расширения газ выбрасывается, а в машину вводится и сжимается новая порция газа.
Кол-во теплоты Q полученной за цикл работы телом:
Q = Qн – Qx A = Qн – Qx
η = 
100%
Карно установил зависимость η от Т:
η = 
100% ,
η < 1 или 100%
Пути повышения КПД:
1. повысить Тн
2. понизить Тх
3. уменьшение потерь при сгорании топлива
Работа тепловой машины за цикл.
Полезная работа, произведенная машиной в результате совершения рабочего цикла ~ площади цикла на (P,V).
Если имеем замкнутый цикл, то Аполезн = Арасш + Асжат
|
|
|
Необратимость тепловых процессов.
При соприкосновении тел процесс теплопередачи происходит самопроизвольно до тех пор, пока Т1 = Т2
Процессы теплопередачи самопроизвольно осуществляются только в одном направлении – от более нагретого тела к менее нагретому, поэтому их называют необратимыми процессами.
Второе начало термодинамики
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 96; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!