Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը բնության ամենատարածված եւ հիմնարար օրենքներից մեկն է: Այն հայտնի չէ մեկ գործընթաց, որտեղ գոնե

Ինչ-որ չափով նրա խախտումը դիտարկվելու էր: Եթե \u200b\u200bառաջին օրենքով որեւէ գործընթաց է արգելվում, ապա կարող եք բացարձակապես վստահ լինել, որ դա երբեք չի պատահի: Այնուամենայնիվ, այս օրենքը որեւէ հրահանգ չի տալիս այն մասին, թե որ ուղղության գործընթացներն են զարգանում, որոնք բավարարում են էներգախնայողության սկզբունքը:

Եկեք բացատրենք այս օրինակը:

Ջերմային գործընթացների ուղղություն: Ther երմոդինամիկայի առաջին օրենքը ոչինչ չի ասում ջերմային փոխանակման ուղղության մասին, ջերմային շփումում տրված տարբեր ջերմաստիճանում: Ինչպես արդեն քննարկվեց վերեւում, ջերմափոխանակումը տեղի է ունենում, որպեսզի ջերմաստիճանը հավասարեցվի, եւ ամբողջ համակարգը հակված է ջերմային հավասարակշռության վիճակի: Բայց առաջին օրենքը չի խանգարի, եթե, ընդհակառակը, ջերմային փոխանցումը մարմնից էր ավելի բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնին, պայմանով, որ ներքին էներգիայի լիարժեք մատակարարումը մնում է անփոփոխ: Այնուամենայնիվ, ամենօրյա փորձը ցույց է տալիս, որ դա երբեք չի պատահի:

Մեկ այլ օրինակ. Երբ քարը ընկնում է ինչ-որ բարձրության վրա, իր առաջադեմ շարժման բոլոր կինետիկ էներգիան անհետանում է, երբ գետնին հարվածում է, բայց դրա շուրջը գտնվող քարի ներքին էներգիան, այնպես որ, իհարկե, էներգիայի պահպանման օրենքը , չի պարզվում, որ խանգարվում է: Բայց ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքը հակասում չէր վերադարձի գործընթացին, որում քարը շրջակա իրերից կանցնեի շրջակա իրերից որոշակի քանակությամբ ջերմություն, որի արդյունքում քարը կբարձրանա ինչ-որ բարձրության վրա: Այնուամենայնիվ, ոչ ոք երբեւէ չի դիտել նման ինքնաբուխ կեղծված քարեր:

Տարբեր տեսակի էներգիայի անհավասարություն: Մտածելով այս եւ նման այլ օրինակների մեջ, մենք գալիս ենք այն եզրակացության, որ ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքը որեւէ սահմանափակում չի սահմանում մյուսի մեկ տեսակից էներգետիկ վերափոխումների ուղղությամբ եւ մարմինների միջեւ ջերմության անցման ուղղությամբ պահանջելով միայն էներգիայի հիմնական մատակարարումը փակ համակարգերում: Մինչդեռ փորձը ցույց է տալիս, որ էներգիայի տարբեր տեսակներ հավասար չեն այլ տեսակների վերածվելու ունակությանը:

Մեխանիկական էներգիան կարող է ամբողջովին վերածվել ցանկացած մարմնի ներքին էներգիայի, անկախ նրանից, թե որն է դրա ջերմաստիճանը: Իրոք, ցանկացած մարմին կարելի է ջեռուցել շփման միջոցով, ավելացնելով իր ներքին էներգիան `կատարյալ աշխատանքի հավասար արժեքով: Նմանապես, էլեկտրական էներգիան կարող է ամբողջովին վերածվել ներքինի, օրինակ, երբ էլեկտրական հոսանքն անցնում է դիմադրության միջոցով:

Ներքին էներգիայի հակադարձ փոխակերպման համար այլ տեսակներ կան որոշակի սահմանափակումներ, որոնք բաղկացած են այն փաստի մեջ, որ ներքին էներգիայի մատակարարումը ոչ մի դեպքում չի կարող շրջվել

ամբողջ էներգիայի այլ տեսակների համար: Էներգետիկ վերափոխումների նշանավոր առանձնահատկություններով բնության մեջ հոսող գործընթացների ուղղությունը կապված է: Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը, որն արտացոլում է բնական գործընթացների ուշադրության կենտրոնում եւ սահմանափակումներ մակրոսկոպիկ համակարգերում էներգետիկ վերափոխումների հնարավոր ուղղությունների վերաբերյալ, ինչպես նաեւ ցանկացած հիմնարար օրենք, մեծ թվով փորձառու փաստերի ընդհանրացում:

Ավելի պարզ պատկերացնելու համար ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի ֆիզիկական բովանդակությունը, ավելի շատ համարեք ջերմային գործընթացների հետադարձման հարցի վերաբերյալ:

Հետադարձելի եւ անդառնալի գործընթացներ: Եթե \u200b\u200bբավական է դանդաղ փոխել պայմանները, որպեսզի քննարկվող համակարգում հոսող գործընթացը զգալիորեն պակաս լինի, ապա նման գործընթացը ֆիզիկապես ներկա է հավասարակշռության պետությունների մոտ: Հետեւաբար, նման գործընթացը նկարագրվում է նույն մակրոսկոպիկ պարամետրերով, որպես հավասարակշռության վիճակ: Այս դանդաղ գործընթացները կոչվում են հավասարակշռություն կամ քվասիստ: Նման գործընթացներով համակարգը կարող է բնութագրվել պարամետրերով, ինչպիսիք են ճնշումը, ջերմաստիճանը եւ այլն: Իրական գործընթացները ոչ հավասարակշռություն են եւ կարող են համարվել հավասարակշռություն ավելի մեծ կամ պակաս ճշգրտությամբ:

Դիտարկենք հետեւյալ օրինակները:

Թող գազը լինի մխոցով փակված գլանաձեւ նավի մեջ: Եթե \u200b\u200bմխոցը մղում եք վերջնական արագությամբ, ապա գազի ընդլայնումը կլինի անդառնալի գործընթաց: Իսկապես, հենց որ մխոցը քաշվի, գազի ճնշումը ուղղակիորեն մխոցում կլինի ավելի քիչ, քան մխոցի այլ մասերում: Նման գործընթացը չի կարող հետադարձելի լինել նույն միջանկյալ պետությունների միջոցով, քանի որ մխոցը բացահայտվում է, մխոց չի լինի մխոցի մերձակայքում, բայց դրա սեղմումն է: Այսպիսով, արագ ընդլայնման կամ գազի սեղմումը բերում է անդառնալի գործընթացի օրինակ:

Գազը խստորեն պայծառացնելու համար հարկավոր է անվերջ դանդաղ մղել մխոցը: Միեւնույն ժամանակ, գազի ճնշումը յուրաքանչյուր պահի հավասար կլինի միեւնույն ժամանակ, գազի վիճակը կախված կլինի մխոցի դիրքից, եւ ոչ թե իր շարժման ուղղությամբ, եւ գործընթացը հետադարձելի կլինի:

Գազի ընդլայնման գործընթացի առավել ցայտուն անդառնալիությունը դրսեւորվում է այն ժամանակ, երբ ընդլայնումը տեղի է ունենում անվավերության մեջ, առանց մեխանիկական աշխատանք կատարելու:

Անմուտելի են բոլոր գործընթացները, որոնք ուղեկցվում են տարբեր ջերմաստիճաններ ունեցող մարմինների միջեւ: Նման ջերմափոխանակման անդառնալիությունը հատկապես տեսանելի է կապի մեջ տրված մարմինների ջերմաստիճանի հավասարեցման օրինակով:

Անմրեւային են այն գործընթացները, որոնց միջոցով մեխանիկական էներգիան տեղափոխվում է ներքին մասի ներկայությամբ, որը հաճախ ասվում է, որ շփման պատճառով ջերմության ընտրությունն է: Ֆրակցիայի բացակայության դեպքում բոլոր մեխանիկական գործընթացները հետադարձելի կլինեն:

Այսպիսով, հավասարակշռության հետադարձելի գործընթացները վերացական են, եւ գործնականում, շփման գոյության եւ ջերմափոխանակման առկայության պատճառով չեն գտնվել: Այնուամենայնիվ, ջերմոդինամիկայում հավասարակշռության գործընթացների ուսումնասիրությունը հնարավորություն է տալիս ցույց տալ, թե ինչպես են գործընթացները իրականացվում իրական համակարգերում `լավագույն արդյունքները ստանալու համար:

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի տարբեր ձեւակերպումներ: Պատմականորեն ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի բացումը կապված էր ֆրանսիացի գիտնական Սադի Կառլոյի կողմից իրականացված ջերմային մեքենաների առավելագույն արդյունավետության հարցի ուսումնասիրության հետ: Ավելի ուշ Ռ. Կլաուսոս եւ Վ. Թոմսոն (Լորդ Քելվին) առաջարկեց տարբեր տեսակի, բայց ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի համարժեք ձեւակերպում:

Clauius- ի ձեւակերպման համաձայն, գործընթացը անհնար է, որի միակ արդյունքը կլինի մարմնի ջերմության անցումը մարմնից ավելի ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմնով:

Թոմսոնը ձեւակերպեց ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը հետեւյալ կերպ. Պարբերական գործընթացը անհնար է, որի միակ վերջնական արդյունքը կլինի մեկ մարմնից վերցված ջերմության պատճառով:

Այս ձեւակերպումներում «Միակ արդյունքը» արտահայտությունը նշանակում է, որ սրանցից բացի այլ փոփոխություններ, ոչ էլ քննարկման ենթակա համակարգերում տեղի չի ունենում շրջակա մարմիններում: Այս տեսակի գործընթացի պայմանական սխեման, որն արգելվում է դրույթների փոստային կազմով, ներկայացված է Նկ. 56, իսկ տոմսոնի պոստոնով արգելված գործընթացը Նկ. 57.

Թոմսոնի ձեւակերպմամբ, ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը սահմանափակում է ներքին էներգիայի վերածումը մեխանիկական: Թոմսոնի ձեւակերպումից հետո հետեւում է, որ անհնար է կառուցել մեքենա, որը կդարձնի աշխատանքը միայն շրջակա միջավայրից ջերմություն ձեռք բերելու միջոցով: Նման հիպոթետիկ մեքենան ստացել է երկրորդ տեսակի հավերժական շարժիչի անվանումը, քանի որ Երկրի, օվկիանոսի, մթնոլորտի համար մթնոլորտային շարժիչին համարժեք կլինեն հավերժական շարժիչին:

Երկրորդ տեսակի հավերժական շարժիչը հակասում չէ ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքին, ի տարբերություն առաջին տեսակի հավերժական շարժիչի, այսինքն, սարքեր, ընդհանրապես էներգիայի աղբյուր օգտագործելու համար:

Կլաուսոսի եւ Թոմսոնի ձեւակերպման համարժեքություն: Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի ձեւակերպման համարժեքություն,

Քլասուզի եւ Թոմսոնի առաջարկած, այն ստեղծվում է պարզ պատճառաբանությամբ:

Ենթադրենք, որ Թոմսոնի փոստային անարդարությունը: Այնուհետեւ հնարավոր է իրականացնել նման գործընթաց, որի միակ արդյունքը կլինի ջերմության կատարումը, որը վերցված է T- ի ջերմաստիճանի ջերմաստիճանի միջոցով Փոխանցված մարմնի կողմից, որի ջերմաստիճանը դրանից բարձր է: Նման բարդ գործընթացի միակ արդյունքը կլինի մարմնի ջերմաստիճանի ջերմաստիճանի ջերմաստիճանի ջերմաստիճանը: Բայց դա հակասում էր Կլաուսոսի պաշտոնը: Այսպիսով, Կլաուսիի հետաձգումը չի կարող արդար լինել, եթե Թոմսոնի փոստային կազմը սխալ է:

Ենթադրենք, որ ընդհակառակը, Կլաուսոսի անարդար կեցվածքը, եւ մենք դա ցույց կտանք, որ միեւնույն ժամանակ, Tomson- ի փոստային կազմը նույնպես չի կարող իրականացվել: Մենք կառուցում ենք սովորական ջերմային մեքենա, որը կաշխատի, տաքացուցիչից որոշակի ջերմություն ստանալով, սառնարան տալով եւ աշխատանքի փոփոխությունը վերածելով (Նկար 58):

Քանի որ Clauius- ի կեցվածքը ենթադրվում է, որ սխալ է, հնարավոր է գործընթացի իրականացնել, որի միակ արդյունքը կլինի ջեռուցիչին հավասար ջերմության չափի անցում: Schematically, սա ցույց է տրված Նկի աջ կողմում: 58:

ՆկՂ 56. Հիպոթետիկ սարքի սխեման, որի ընթացքում կոտրված է կլաուսոսի փոստային կազմը

ՆկՂ 57. հիպոթետիկ սարքի սխեմատիկ դիագրամը, որում կոտրված է Թոմսոնի փոստային կազմը

ՆկՂ 58. Նկարում ցուցադրված սարքը համատեղելը: 56-ը, որում Կլաուսիուսի հետաձգումը կոտրված է, մենք ստանում ենք մի համակարգ, որի մեջ խախտվում է տոմսոնի փոստային փոստը:

Արդյունքում, ջեռուցիչը ջերմային մեքենայի աշխատանքային հեղուկը կտա ջերմության քանակը եւ գործընթացում ստացավ, հակառակ դրույթների, ջերմության քանակը, որպեսզի այն տա ջերմության քանակը հենց այդ գումարին

warm երմ մեքենան վերածվում է աշխատանքի: Սառնարանում, ընդհանուր առմամբ, ընդհանրապես որեւէ փոփոխություն տեղի չի ունենում, քանի որ այն տալիս է եւ ստանում է նույն քանակությամբ ջերմություն Այժմ պարզ է, որ Clauius- ի փոստային գործողությունը համատեղելով գործընթացը հակառակ տոմսոնին դիմում է:

Այսպիսով, Կլաուսիուսի եւ Թոմսոնի պոստուլատները կամ հավատարիմ են, կամ երկուսն էլ սխալ են, եւ այս իմաստով դրանք համարժեք են: Նրանց արդարությունը մակրոսկոպիկ համակարգերի համար հաստատվում է գործող փորձարարական բոլոր փաստերով:

Կարատեոդիայի սկզբունքը: Clausius- ի եւ Thomson- ի ձեւակերպմամբ ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի ֆիզիկական բովանդակությունը արտահայտվում է որպես հատուկ ջերմային գործընթացների անհնարինության մասին: Բայց հնարավոր է տալ նման ձեւակերպում, որը չի նշում գործընթացի տեսակը, որի անհնարինությունը հաստատվում է սույն օրենքով: Այս ձեւակերպումը կոչվում է Կարատեոդիայի սկզբունք: Այս սկզբունքի համաձայն, ցանկացած ջերմոդինամիկ համակարգի յուրաքանչյուր հավասարակշռության վիճակի մոտակայքում կան այլ հավասարակշռության պետություններ անհասանելի առաջին ադաբատական \u200b\u200bուղուց:

Եկեք ցույց տանք Թոմսոնի ձեւակերպման եւ կարատեոդիայի սկզբունքի համարժեքությունը: Թող կամայական ջերմոդինամիկ համակարգը որոշ նահանգներից դուրս է գալիս 2-ի մոտ 2 պետության մեջ, ստանալով որոշակի քանակությամբ ջերմություն եւ կատարողական աշխատանք, ապա `ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքի համաձայն

Մենք REPIABATIBATION- ի համակարգը պետության կողմից վերադարձնում ենք պետություն, այնուհետեւ, հակառակ հերթական գործընթացում, ջերմափոխանակումը բացակայում է, եւ ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքը տալիս է

Որտեղ է համակարգը կատարված աշխատանքը: Ծալովի (1) եւ (2), մենք ստանում ենք

Հարաբերակցությունը (3) ցույց է տալիս, որ նման ցիկլային գործընթացում համակարգը, վերադառնալով իր սկզբնական վիճակը, վերածվեց ստացված բոլոր ջերմությունը: Բայց դա անհնար է ըստ Թոմմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի, Թոմսոնի ձեւակերպման մեջ: Այնպես որ, նման ցիկլային գործընթացը արդյունավետ չէ: Առաջին փուլը միշտ հնարավոր է. Այս փուլում ջերմությունը պարզապես մատակարարվում է համակարգին, եւ այլ պայմաններ գերակայություն չեն: Հետեւաբար, այստեղ միայն երկրորդ փուլն անհնար է, երբ, պայմանով, համակարգը պետք է վերադառնա adiabatically սկզբնական վիճակ: Այլ կերպ ասած,

Պետությունը adiabically անհասանելի է դրան մոտ գտնվող պետությունից:

Adiabatic անհասանելիության սկզբունքը նշանակում է, որ գրեթե բոլոր իրական ֆիզիկական գործընթացները տեղի են ունենում ջերմափոխանակման միջոցով. Adiabatic գործընթացները հազվադեպ բացառություն են: Յուրաքանչյուր հավասարակշռության վիճակի կողքին կան շատ ուրիշներ, անցումը, որի համար անհրաժեշտ է ջերմափոխանակում, եւ նրանցից միայն մի քանիսի դեպքում կարելի է մուտք գործել adiabatically:

Հիմք ընդունելով ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի ձեւակերպումները, հնարավոր է ձեռք բերել Carno- ի արդյունքները ջերմային մեքենաների առավելագույն հնարավոր արդյունավետության համար: Ջերմային մեքենայի համար, որը ցիկլ է կատարում ֆիքսված ջերմաստիճանի ջեռուցիչի եւ ջերմաստիճանի գործակիցով սառնարանով չի կարող գերազանցել արժեքները

Ամենամեծ արժեքը որոշվում է բանաձեւով (4), այն ձեռք է բերվում ջերմային մեքենայում, որը կատարում է շրջելի ցիկլը, անկախ նրանից, թե որն է օգտագործվում որպես աշխատանքային հեղուկ: Այս հայտարարությունը, որը կոչվում է սովորաբար ամենաքիչ կարնոն, ապացուցվելու է ստորեւ:

The իկլը հետադարձելի է, եթե բաղկացած է շրջելի գործընթացներից, այսպես, այնպիսին, որ կարող է իրականացվել ցանկացած ուղղությամբ, հավասարակշռության երկրների նույն շղթայի միջոցով:

ՆկՂ 59. Carno ցիկլը -diagram իդեալական գազի վրա

Միակ հետադարձելի ցիկլային գործընթացը, որը կարող է իրականացվել ջեռուցիչի եւ ֆիքսված ջերմաստիճանի սառնարանով, այսպես կոչված, կարնոյի ցիկլն է, որը բաղկացած է երկու իզոթերմներից եւ երկու ադաբատից: Կատարյալ գազի համար այդպիսի ցիկլը պատկերված է Նկ. 59. 1-2-րդ բաժնում գազն ունի ջերմաստիճան, որը հավասար է տաքացուցիչի ջերմաստիճանի եւ իզոթերմորեն ընդլայնվում է, ջեռուցիչից ջերմության քանակը ձեռք բերելը: Միեւնույն ժամանակ, գազը դրական աշխատանք է կատարում ձեռք բերված ջերմության հավասար: 2-3-րդ բաժնում գազը ընդլայնվում է adiabatically- ով, եւ միեւնույն ժամանակ նրա ջերմաստիճանը նվազում է այս ոլորտում գազով իրականացված սառնարանային ջերմաստիճանի համար հավասար արժեքը: 3-4 հաջորդ բաժնում գազը իզոթերմորեն սեղմված է: Միեւնույն ժամանակ, նա սառնարանին տալիս է սեղմման մեջ դրա վերեւում կատարված աշխատանքին հավասար ջերմության քանակը: 4-1 հողամասում գազը adiabatically սեղմվում է այնքան ժամանակ, որքան դեռ

temperature երմաստիճանը չի բարձրանա գազի ներքին էներգիայի աճի արժեքի արժեքի, միեւնույն ժամանակ, որը հավասար է գազի սեղմման մեջ կատարված արտաքին ուժերի շահագործմանը:

Կարնոյի ցիկլը միակ փակ գործընթացն է, որը կարող է իրականացվել: Փաստորեն, ադիաբատիկ գործընթացները հետադարձելի են, եթե դրանք բավականին դանդաղ են կատարվում, ես: quasistatically: Իզոթերմային գործընթացները ջերմային փոխանակման միակ գործընթացներն են, որոնք կարող են իրականացվել: Ցանկացած այլ գործընթացի, աշխատանքային հեղուկի ջերմաստիճանը եւ, ջերմաչափամատների երկրորդ օրենքի համաձայն, ջերմային փոխանակումը ջեռուցիչի կամ սառնարանով չի կարող լինել շրջադարձային. Տիեզերքի ջերմության առկայության դեպքում ջերմության փոխանակումն է մոտեցում ջերմային հավասարակշռությանը եւ հավասարակշռության գործընթաց չէ:

Իհարկե, ջերմության տարբերության բացակայության դեպքում ջերմության փոխանակումը անվերջ դանդաղ է առաջանում: Հետեւաբար, կարնոյի հետադարձելի ցիկլը շարունակում է ջերմային մեքենայի անսահման երկար եւ ուժը առավելագույն հնարավոր արդյունավետության դեպքում, որը որոշվում է բանաձեւով (4), ձգտում է զրոյի: Real անկացած իրական մեքենայում գործընթացները անպայման պարունակում են անդառնալի հղումներ, եւ, հետեւաբար, դրա արդյունավետությունը միշտ էլ պակաս է, քան տեսական սահմանը (4):

Առավելագույն աշխատանք ստանալու պայմաններ: Ներքին էներգիայի վերածումը մեխանիկական, ինչպես նաեւ հետեւից ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքից, չի կարող ամբողջությամբ իրականացվել: Մեխանիկական էներգիայի վերածվելու համար ներքին էներգիայի առավելագույն հնարավոր մասը անհրաժեշտ է բացառապես շրջելի գործընթացներ օգտագործելու համար: Պատկերացնելու համար հաշվի առեք հետեւյալ օրինակը: Թող լինի մի մարմին, որը շրջակա միջավայրի հետ ջերմային հավասարակշռության վիճակում չէ, ինչպիսիք են մխոցով կատարյալ գազը մխոցով, քան միջավայրի ջերմաստիճանից բարձր ջերմաստիճան: Ինչպես կարող եք ստանալ ամենամեծ աշխատանքը, պայմանով, որ վերջնական վիճակում գազը պետք է զբաղեցնի նույն ծավալը, ինչպես նախնական:

ՆկՂ 60. Առավելագույն աշխատանքը ստանալու համար

Եթե \u200b\u200bգազի ջերմաստիճանը հավասար էր շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանին, այսինքն, գազը ջերմային հավասարակշռության մեջ կլիներ շրջակա միջավայրի հետ, ապա որեւէ աշխատանք անհնար կլինի որեւէ աշխատանք ստանալ: Ներքին էներգիայի վերածումը մեխանիկական կարող է առաջանալ միայն այն դեպքում, եթե ամբողջ համակարգի սկզբնական վիճակը հավասարակշռություն չէ:

Բայց ոչ հավասարակշռության սկզբնական վիճակի միջոցով համակարգի հավասարակշռության վիճակում անցումը պարտադիր չէ, որ ներքին էներգիայի վերածնվի մեխանիկական: Եթե \u200b\u200bդուք պարզապես գազ եք բերում

he երմային շփում շրջակա միջավայրի հետ, առանց այն ընդլայնելու, ապա գազը կտա, եւ ոչ մի աշխատանք չի կատարվի: Հետեւաբար, աշխատանքային աշխատանքի հնարավորության համար դուք պետք է ապահովեք գազ, որը հնարավորություն կունենա ընդարձակվել, հաշվի առնելով, որ այն ժամանակ ստիպված կլինի սեղմել, քանի որ վերջնական վիճակի պայմանով, գազը պետք է զբաղեցնի նույն ծավալը նախնական:

Առավելագույն գործողություն ստանալու համար նախնական վիճակից եզրափակչից անցումը պետք է առաջացվի շրջելի: Եվ դա կարելի է անել միայն ադիաբատիկ եւ իզոթերմային գործընթացների օգտագործմամբ: Այսպիսով, գազը պետք է լինի adiabatically ընդլայնվի այնքան ժամանակ, քանի դեռ դրա ջերմաստիճանը հավասար չէ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի, եւ այնուհետեւ այս ջերմաստիճանում այս ջերմաստիճանում մինչեւ նախնական ծավալը (Նկար 61): Գազը, որը կատարվել է 1-2 աշխատանքի ադիաբատիկ ընդլայնմամբ, ինչպես կարելի է տեսնել այդ գործիչից, ավելին, քան այն աշխատանքը, որը պետք է կատարվի գազի վերեւում 2-3: Առավելագույն աշխատանքը, որը կարելի է ձեռք բերել 1 նահանգից 3 նահանգի գազի անցման ժամանակ, հավասար է նկարի ստվերավորված տարածքին: 61 Curvilinear եռանկյուն 1-2-3:

Վերադարձելի ջերմային շարժիչի գործողությունների ուսումնասիրված օրինաչափությունները թույլ են տալիս հաշվի առնել սառնարանային մեքենայի եւ ջերմային պոմպի գործունեության սկզբունքները: Սառնարանային մեքենայում բոլոր գործընթացները տեղի են ունենում հակառակ (ջերմային շարժիչի համեմատ) ուղղության (Նկար 62): Մեխանիկական աշխատանքի եւ ջրամբարի պատճառով ավելի ցածր ջերմաստիճանում, որոշակի քանակությամբ ջերմություն միեւնույն ժամանակ վերցվում է ավելի բարձր ջերմաստիճան, որի դերը սովորաբար կատարում է շրջակա միջավայրը, հասնելու համար հավասար ջերմության քանակը դրա համար քննարկվող մեքենայից վավեր է

որը (4-ի համաձայն) կարող է համարվել որպես համապատասխան ջերմային մեքենայի արդյունավետության գործակից:

Սառնարանային մեքենայի համար ջերմության քանակը սառեցված ջրամբարի մեծագույն հետաքրքրությունն է: (5-ից) ունենալու համար

Բնապահպանական ջերմաստիճանի (շրջելի գործընթացի համար) պատկերված է Նկ. 63. Կարելի է տեսնել, որ առանձնացված ջերմությամբ, բայց ջերմաստիճանի ցածր տարբերությամբ հարաբերակցությունը կարող է մեծ արժեքներ վերցնել: Այլ կերպ ասած, սառնարանային մեքենայի արդյունավետությունը սիրելիների հետ

Արժեքները կարող են շատ մեծ լինել, քանի որ ջերմության քանակը հանվում է սառեցված մարմիններից, կարող է զգալիորեն գերազանցել գործողությունը A- ն, որը իրական սառնարանային մեքենաներում կատարում է էլեկտրական շարժիչով վարվող կոմպրեսոր:

Տեխնիկական ջերմոդինամիկայում, այսպես կոչված սառնարանային գործակիցը օգտագործվում է որպես սառեցված մարմիններից վերցված ջերմության քանակի հարաբերակցություն `արտաքին ուժերի գործին:

Ի տարբերություն ջերմային շարժիչի (4), սառնարանային գործոնը կարող է ստանալ արժեքներ, մեծ միավորներ:

ՆկՂ 61. Դիագրամից առավելագույն աշխատանքի ձեռքբերման գործընթացը

ՆկՂ 62. Սառնարանային մեքենայի հայեցակարգ

Իրական արդյունաբերական եւ կենցաղային կայանքներում եւ ավելին: Ինչպես երեւում է (7) -ից, սառնարանային գործակիցը ավելի մեծ է, այնքան փոքր է շրջապատող ջերմաստիճանը եւ սառեցված մարմինը:

Այժմ մենք հաշվի ենք առնում ջերմային պոմպի աշխատանքը, այսինքն `սառնարանային մեքենան, որը գործում է տաք բաքը (տաքացվող սենյակը) տաքացնելու համար: Heat երմային պոմպի սխեմատիկ դիագրամը նույնական է սառնարանային մեքենայի դիագրամին (տես Նկար 62): Ի տարբերություն ջերմային պոմպի սառնարանային մեքենայի, գործնական հետաքրքրությունն է `ջեռուցվող մարմնի կողմից ձեռք բերված ջերմության քանակը. Նմանապես (6)

Տեխնիկական ջերմոդինամիկայում `ջերմային պոմպերի արդյունավետությունը բնութագրելու համար, այսպես կոչված EOTOP- ի այսպես կոչված ջեռուցման գործակիցը հավասար է

Վերոնշյալ բանաձեւերը (7) եւ (9) վավեր են հետադարձելի մեքենաների համար: Իրական մեքենաների համար, որտեղ գործընթացները լիովին կամ մասնակիորեն անդառնալի են, այս բանաձեւերը տալիս են սառնարանային եւ ջեռուցման գործակիցների գնահատում:

Այսպիսով, ջերմային պոմպը օգտագործելիս բուռն սենյակը ավելի շատ ջերմություն է ստանում, քան ուղղակի ջեռուցմամբ: Այս պարագայում ես ուշադրություն եմ հրավիրել W. Thomson- ի վրա, առաջարկելով այսպես կոչված դինամիկ ջեռուցման գաղափարը, որը բաղկացած է հետեւյալումից: Վառելիքի այրման ժամանակ ձեռք բերված ջերմությունը չի օգտագործվում սենյակի ուղղակի ջեռուցման համար, բայց մեքենայական աշխատանք ստանալու համար ուղարկվում է ջերմային շարժիչ: Այս աշխատանքով ջերմային պոմպը քշվում է, որը տաքացնում է սենյակը: Շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի եւ ջեռուցվող սենյակի ջերմաստիճանի փոքր տարբերությամբ, վերջինս ջերմություն է ստանում, նկատելիորեն ավելի մեծ է, քան թողարկվում է վառելիքի այրման ժամանակ: Սա կարող է թվալ պարադոքսալ:

Իրականում, ջերմային պոմպում եւ դինամիկ ջեռուցում չկա պարադոքս, որը դառնում է բացարձակապես պարզ, եթե օգտվում եք ներքին էներգիայի հայեցակարգից: Ներքին էներգիայի որակի համաձայն նշանակում է այլ տեսակների վերածվելու ունակությունը: Այս իմաստով ամենաբարձր որակը բնութագրվում է մեխանիկական կամ էլեկտրամագնիսական ձեւերով էներգիայով, քանի որ այն ցանկացած ջերմաստիճանում կարող է ամբողջովին վերածվել ներքինի: Ինչ վերաբերում է ներքին էներգիային, ապա դրա որակը ավելի բարձր է, այնքան ավելի բարձր է մարմնի ջերմաստիճանը, որում այն \u200b\u200bպահվում է: Ամեն բնականաբար, անշրջելի գործընթաց, ինչպիսիք են ավելի ցածր ջերմաստիճանով մարմնի ջերմության անցումը, հանգեցնում է ներքին էներգիայի արժեզրկմանը, դրա որակի անկմանը: Վերադարձելի գործընթացներում էներգիայի որակը չի առաջանում, քանի որ էներգիայի բոլոր վերափոխումները կարող են անցնել հակառակ ուղղությամբ:

Ջեռուցման սովորական եղանակով ամբողջ ջերմությունը թողարկվել է վառելիքը վառելիս, երբ տաքացվում է էլեկտրական հոսանքով կամ տաք բաքից ստացված եւ այլն, մուտք է գործում նույն քանակությամբ ջերմության ձեւով, բայց ավելի ցածր ջերմաստիճանում ներքին էներգիայի որակական արժեզրկումն է: Heat երմային պոմպը կամ դինամիկ ջեռուցման համակարգը վերացնում են մարմնի միջեւ եղած ջերմության անհապաղ անդառնալի փոխանակումը տարբեր ջերմաստիճաններով:

Երբ ջերմային պոմպը կամ դինամիկ ջեռուցման համակարգը գործում են, ներքին էներգիայի որակը ավելանում է շրջակա միջավայրից տաքացվող սենյակ: Փոքր ջերմաստիճանի տարբերությամբ, երբ այս էներգիայի որակը էապես չի մեծանում, դրա գումարը դառնում է ավելի մեծ, քան ջերմային պոմպի եւ ամբողջովին դինամիկ ջեռուցման բարձր արդյունավետությունը:

Տվեք երեւույթների օրինակներ, որոնք բավարարում են էներգիայի պահպանման օրենքը, բայց, այնուամենայնիվ, երբեք բնության մեջ չի նկատվել:

Ինչ է հայտնվում տարբեր տեսակի էներգիայի անհավասարությունները: Պատկերացրեք օրինակների այս անհավասարությունը:

Ինչ է շրջելի ջերմային գործընթացը: Տվեք շրջադարձելի եւ անդառնալի գործընթացների օրինակներ:

Ինչ պահանջներ պետք է բավարարվեն ֆիզիկական համակարգը, որպեսզի դրա մեջ մեխանիկական գործընթացները անցեն հետադարձելիորեն: Բացատրեք, թե ինչու մեխանիկական էներգիայի շփումը եւ տարածումը բոլոր գործընթացները անդառնալի են դարձնում:

Տվեք ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի տարբեր ձեւակերպումներ: Ապացուցեք Կլաուսիուսի եւ Թոմսոնի ձեւակերպման համարժեքությունը:

Ինչ է նշանակում Կարատոդորի սկզբունքը իդեալական գազի հետ կապված: Բացատրեք պատասխանը `օգտագործելով-Diagram- ը` իր կարգավիճակի պատկերի համար:

Show ույց տվեք, որ ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի ֆիզիկական նշանակությունը բնություն եւ ջերմափոխանակում իրական գործընթացների անդառնալիության միջեւ անբաժան կապ է:

Բառի պայմանները, որոնցում շրջելի ցիկլի վրա գործող ջերմային շարժիչի արդյունավետությունը մոտ կլինի մեկին:

Show ույց տվեք, որ Carno Cycle- ը շարժիչի միակ հետադարձելի ցիկլային գործընթացն է, որն օգտագործում է երկու ջերմային բաք `ֆիքսված ջերմաստիճանով:

Հիմնական աշխատանք ստանալու պայմանները քննարկելիս հաշվի չի առնվում մթնոլորտային ճնշումը: Ինչպես գրանցել այս ճնշումը կազդի վերը նշված պատճառաբանության վրա եւ արդյունքում:

Մխոնի կողմից փակված մխոցում գտնվող գազը ունի նույն ջերմաստիճանը, որքան շրջակա օդը, բայց ավելի բարձր (կամ ցածր) ճնշում, քան մթնոլորտում ճնշումը: Ինչ գործընթացներ պետք է իրականացվեն գազով, որպեսզի առավելագույն օգտակար աշխատանքը ստանա համակարգի ոչ հավասարակշռության պատճառով: Նկարեք այս գործընթացները edigram- ի վրա, հաշվելով գազը մխոցով կատարյալ:

Գազը մխոցում, փակ մխոցով, ունի նույն ճնշումը, որքան շրջակա օդը, բայց ավելի բարձր (կամ ցածր) ջերմաստիճան: Ինչ գործընթացներ պետք է իրականացվեն գազով, որպեսզի առավելագույն օգտակար աշխատանքը ստանա համակարգի ոչ հավասարակշռության պատճառով: Նկարեք դրանք -Diagram- ին:

Դիտարկենք դինամիկ ջեռուցման երկու տարբեր սխեմաներ, որոնցում ջերմային մեքենան տալիս է ջերմությունը կամ շրջակա միջավայրը կամ ջեռուցվող սենյակը: Show ույց տվեք, որ այն դեպքում, երբ բոլոր գործընթացները շրջելի են, երկու սխեմաներն ունեն նույն արդյունավետությունը: Ինչ սխեման կլինի իրական համակարգում ավելի արդյունավետ, երբ գործընթացները չեն կարող համարվել ամբողջովին հետադարձելի:

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի մի քանի ձեւակերպումներ կան, որոնց հեղինակները գերմանական ֆիզիկոս են, մեխանիկական եւ մաթեմատիկոս Ռուդոլֆ Կլաուսոս եւ բրիտանական ֆիզիկոս եւ մեխանիկ Ուիլյամ Թոմսոն, Լորդ Քելվին: Արտաքինից նրանք տարբերվում են, բայց դրանց էությունը նույնն է:

Standula Clausius

Ռուդոլֆ Jul ուլիուս Էմանուել Կլաուսոս

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը, ինչպես առաջինը, առաջնորդվում է նաեւ փորձառու ձեւով: Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի առաջին ձեւակերպման հեղինակը գերմանացի ֆիզիկոսն է, մեխանիկական եւ մաթեմատիկոս Ռուդոլֆ Կլաուսոսը:

« He երմությունն ինքնին չի կարող ցրտի մարմնից տեղափոխվել տաք Թեժ Այս հայտարարությունը, որը զանգահարեց Քլազիուսը » mal երմային աքսիոման«Պատրաստվել է 1850-ին« ջերմության շարժիչ ուժի եւ այն օրենքների մասին, որոնք կարող են ձեռք բերել այստեղից ջերմության տեսության համար »:«Մի քանի ինքնին փոխանցվում է միայն մարմնից ավելի բարձր ջերմաստիճան մարմնին ավելի փոքր ջերմաստիճանով: Հակառակ ուղղությամբ, ծանրաբեռնվածության ինքնաբուխ փոխանցումը անհնար է »: Սա է իմաստը Փոստային կլաուսոս Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի էությունը որոշելը:

Վերադարձելի եւ անդառնալի գործընթացներ

Ther երմոդինամիկայի առաջին օրենքը ցույց է տալիս քանակական կապ համակարգի կողմից ստացված ջերմության, իր ներքին էներգիայի փոփոխության եւ համակարգի կողմից արտաքին մարմինների կողմից արտադրված աշխատանքների միջեւ: Բայց նա չի համարում ջերմության փոխանցման ուղղությունը: Եվ կարելի է ենթադրել, որ ջերմությունը կարող է փոխանցվել ինչպես տաք մարմիններից մինչեւ ցուրտ եւ հակառակը: Մինչդեռ իրականում այդպես չէ: Եթե \u200b\u200bերկու մարմին կապի մեջ է, ապա ջերմությունը միշտ փոխանցվում է ջեռուցվող մարմնից մինչեւ պակաս ջեռուց: Եվ այս գործընթացը կապված է ինքնին: Միեւնույն ժամանակ, կապիտալ մարմինների շրջապատող արտաքին մարմիններում ոչ մի փոփոխություն չի առաջանում: Նման գործընթաց է, որը տեղի է ունենում առանց արտաքինից դուրս կատարելու աշխատանքներ (առանց արտաքին ուժերի միջամտության) ինքնաբան , Նա կարող է լինել շրջելի մի քանազոր անշրջելի.

Ինքնաբուխ սառեցված, տաք մարմինը փոխանցում է իր ջերմությունը այն շրջապատող սառը մարմիններով: Եվ երբեք իրենց համար սառը մարմինը տաք չի լինի: Այս դեպքում ջերմոդինամիկ համակարգը չի կարող վերադառնալ սկզբնական վիճակ: Նման գործընթաց է կոչվում անշրջելի , Անդառնալի գործընթացները շարունակվում են միայն մեկ ուղղությամբ: Բնության գրեթե բոլոր ինքնաբուխ գործընթացները անշրջելի են, որքան անդառնալի ժամանակը:

Շրջելի Կոչվում է ջերմոդինամիկ գործընթաց, որում համակարգը մեկ երկրից մյուսը տեղափոխվում է, բայց կարող է վերադառնալ սկզբնական վիճակ, միջանկյալ հավասարակշռության պետությունների միջոցով հակառակ կարգով անցնելով: Այս դեպքում համակարգի բոլոր պարամետրերը վերականգնվել են նախնական վիճակին: Վերադարձելի գործընթացները տալիս են ամենամեծ աշխատանքը: Այնուամենայնիվ, իրականում դրանք չեն կարող իրականացվել, նրանց միայն կարելի է մոտենալ, քանի որ դրանք անվերջ անցնում են: Գործնականում այս գործընթացը բաղկացած է անընդհատ հաջորդական հավասարակշռության պետություններից եւ կոչվում է քվասիրական, Բոլոր քվիստատիկ գործընթացները հետադարձելի են:

Tomson- ի փոստային (Kelvin)

Ուիլմ Թոմսոն, Լորդ Քելվին

Թերմոդինամիկայի ամենակարեւոր խնդիրը ջերմության միջոցով ամենաբարձր քանակի աշխատանքն է: Աշխատանքը հեշտությամբ վերածվում է ջերմության, առանց որեւէ փոխհատուցման, օրինակ, շփման միջոցով: Բայց ջերմությունը շահագործման վերածելու հակառակ գործընթացը ամբողջովին եւ անհնար է, առանց դրսից լրացուցիչ էներգիա ստանալու:

Պետք է ասել, որ ջերմության փոխանցումը ավելի ցուրտ մարմնից ցատկել է: Նման գործընթաց է տեղի ունենում, օրինակ, մեր տան սառնարանում: Բայց դա չի կարող լինել ինքնաբուխ: Որպեսզի այն հոսքի, կոմպրեսորի առկայություն, որը կթուլանա նման օդը: Այսինքն, հակառակ գործընթացը (հովացումը) դրսից պահանջում է էներգիայի մատակարարում: Թեժ Անհնար է մարմնից տեղափոխել ջերմաստիճանը, առանց փոխհատուցման ցածր ջերմաստիճանով ».

1851-ին երկրորդ օրենքի մեկ այլ ձեւակերպում տվեց բրիտանական ֆիզիկոս եւ մեխանիկ Ուիլյամ Թոմսոն, Լորդ Քելվին: Tomson- ի փոստային (Քելվին) ասում է. «Չկա շրջանաձեւ գործընթաց, որի միակ արդյունքը կլինի աշխատանքի արտադրություն ջերմային ջրամբարի սառեցման պատճառով» , Այսինքն, անհնար է ստեղծել ցիկլիկ գործառնական շարժիչ, որի արդյունքում դրական աշխատանք կլիներ նրա փոխազդեցության պատճառով ջերմության միայն մեկ աղբյուրի հետ: Ի վերջո, եթե դա հնարավոր լիներ, ջերմային շարժիչը կարող էր աշխատել, օրինակ, համաշխարհային օվկիանոսի էներգիան եւ ամբողջովին վերածելով մեխանիկական աշխատանքի: Արդյունքում, օվկիանոսի սառեցումը տեղի կունենար էներգիայի կրճատման պատճառով: Բայց հենց որ դրա ջերմաստիճանը կլինի շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից ցածր, ցուրտ մարմնի ինքնաբուխ ջերմափոխանակման գործընթացը պետք է տեղի ունենա ավելի տաք: Եվ նման գործընթաց անհնար է: Հետեւաբար, ջերմային շարժիչի շահագործման համար անհրաժեշտ է առնվազն երկու ջերմային աղբյուրներ, որոնք ունեն տարբեր ջերմաստիճաններ:

Երկրորդ տեսակի հավերժ շարժիչ

Ther երմային շարժիչներում ջերմությունը վերածվում է օգտակար աշխատանքի միայն ջեռուցվող մարմնից ցրտից տեղափոխվելիս: Որպեսզի գործառույթի նման շարժիչը գործի, այն ստեղծում է ջերմաստիճանի տարբերությունը ջերմափոխանակման (ջեռուցիչ) եւ ջերմային անցումից (սառնարան): He եռուցիչը ջերմությունը փոխանցում է աշխատակցին (օրինակ, գազ): Աշխատանքային հեղուկը ընդլայնվում եւ աշխատանք է կատարում: Միեւնույն ժամանակ, ոչ բոլոր ջերմությունն է գործարկման մեջ: Դրա մի մասը փոխանցվում է սառնարանին, իսկ մի մասը, օրինակ, պարզապես մթնոլորտ է մտնում: Այնուհետեւ, աշխատանքային հեղուկի պարամետրերը նախնական արժեքներին վերադարձնելու եւ ցիկլը սկսելու համար, նախ աշխատող հեղուկը պահանջվում է ջերմացնել, այսինքն `սառնարանից, անհրաժեշտ է տաքացնել եւ փոխանցել ջեռուցիչը: Սա նշանակում է, որ դուք պետք է տաքացրեք ջերմությունը սառը մարմնից ավելի տաք: Եվ եթե այս գործընթացը կարող է իրականացվել առանց դրսից էներգիայի մատակարարման, մենք կստանայինք երկրորդ տեսակի հավերժական շարժիչը: Բայց քանի որ, ըստ ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի, դա անհնար է դա անել, դա անհնար է եւ երկրորդ տեսակի հավերժական շարժիչ, որն ամբողջությամբ կդարձնի ջերմությունը:

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի համարժեք ձեւակերպում.

1. Գործընթացն անհնար է, որի միակ արդյունքը համակարգի կողմից ձեռք բերված ջերմության ամբողջ քանակի վերափոխումն է:
2. Հնարավոր չէ ստեղծել երկրորդ տեսակի հավերժական շարժիչ.

Կարնոյի սկզբունքը

Nicolas Leonar Sadi Carlo

Բայց եթե անհնար է ստեղծել հավերժական շարժիչ, կարող եք ջերմային շարժիչային ցիկլ կազմակերպել այնպես, որ արդյունավետությունը (արդյունավետությունը) առավելագույնը լինի:

1824 թ. «Մտորումներ կրակի շարժիչ ուժի եւ մեքենաների վրա, որոնք ունակ են զարգացնել այս ուժը»: Թերմոդինամիկայում այն \u200b\u200bհամարվում է հիմնարար: Գիտնականը վերլուծություն է կատարել այն ժամանակ, որը գոյություն ուներ այն ժամանակ, որի արդյունավետությունը կազմում էր ընդամենը 2%, եւ նկարագրեց կատարյալ ջերմային մեքենայի աշխատանքը:

Water րի շարժիչում ջուրը աշխատանք է կատարում, իջնելով ներքեւի բարձրությամբ: Անալոգիայի միջոցով Կարոն առաջարկեց, որ ջերմությունը կարողանա աշխատել, տաք մարմնից տեղափոխվելով ցուրտ: Սա նշանակում է, որ որպեսզիheat երմային մեքենան աշխատել է, այն պետք է ունենա 2 ջերմային աղբյուր, որոնք ունեն տարբեր ջերմաստիճաններ: Այս հայտարարությունը կոչվում է carno- ի սկզբունքը , Եւ գիտնականի կողմից ստեղծված ջերմային մեքենայի ցիկլը croan ցիկլը .

Կարնոն եկավ կատարյալ ջերմային մեքենայի հետ, որը կարող էր կատարել Հնարավոր առավելագույն աշխատանք Դրանով մատակարարվող ջերմության պատճառով:

Carno- ի նկարագրած ջերմային մեքենան բաղկացած է ջերմաստիճանից ջերմաստիճանից T n. , աշխատող մարմին եւ սառնարան ջերմաստիճանի միջոցով Տ. Հ. .

Carno ցիկլը շրջանաձեւ շրջադարձելի գործընթաց է եւ ներառում է 4 փուլ `2 իզոթերմային եւ 2 ադեբատիկ:

Առաջին փուլը A → B- ի իզոթերմային է: Այն անցնում է տաքացուցիչի եւ աշխատանքային հեղուկի նույն ջերմաստիճանում: T n. , Շփման ընթացքում ջերմության քանակը Գ. Հ. Այն տաքացուցիչից փոխանցվում է աշխատանքային լյումինեսցենտություն (բենզին բալոնում): Գազը ողորմաբար ընդլայնում եւ կատարում է մեխանիկական աշխատանքը:

Որպեսզի գործընթացը ցիկլիկ լինի (շարունակական), գազը պետք է վերադարձվի բնօրինակ պարամետրեր:

C իկլերի երկրորդ փուլում B → աշխատանքային մարմնում եւ ջեռուցիչը առանձնացված է: Գազը շարունակում է ընդլայնել adiabatically, առանց շրջակա միջավայրի հետ ջերմություն փոխանակելու: Այս դեպքում դրա ջերմաստիճանը կրճատվում է սառնարանի ջերմաստիճանի վրա: Տ. Հ. Եվ նա շարունակում է աշխատել:

Երրորդ փուլում → G, աշխատանքային հեղուկ, ջերմաստիճան ունենալով Տ. Հ. շփման մեջ է սառնարանի հետ: Արտաքին ուժի գործողության ներքո այն իզոթերմորեն սեղմված է եւ տալիս է մեծության ջերմությունը Q Հ. Սառնարան: Աշխատանքը կատարվում է դրա վերեւում:

R → չորրորդ փուլում եւ աշխատանքային մարմինը անջատված է սառնարանով: Արտաքին ուժի գործողության համաձայն, դա adiabatically սեղմված է: Աշխատանքը կատարվում է դրա վերեւում: Դրա ջերմաստիճանը հավասար է դառնում ջեռուցիչի ջերմաստիճանը T n. .

Աշխատանքային մարմինը վերադառնում է նախնական վիճակ: Շրջանաձեւ գործընթացն ավարտվում է: Նոր ցիկլը սկսվում է:

Կարնոյի ցիկլի վրա գործում է մարմնի մեքենայի արդյունավետությունը.

Նման մեքենայի արդյունավետությունը կախված չէ իր սարքից: Դա կախված է միայն ջեռուցիչի ջերմաստիճանի եւ սառնարանների ջերմաստիճանի տարբերությունից: Եվ եթե սառնարանի ջերմաստիճանը հավասար է բացարձակ զրոյի, ապա արդյունավետությունը կլինի 100%: Մինչ այժմ ոչ ոք չէր կարող ավելի լավը գալ:

Դժբախտաբար, գործնականում անհնար է կառուցել նման մեքենա: Իրական շրջելի ջերմոդինամիկ գործընթացները կարող են մոտենալ միայն իդեալականին ճշգրտության մեկ աստիճանի: Բացի այդ, ջերմային կորուստները միշտ կլինեն իրական ջերմային մեքենայի մեջ: Հետեւաբար, դրա արդյունավետությունը ցածր կլինի, քան կարնոյի ցիկլում գործող իդեալական ջերմային շարժիչի արդյունավետությունը:

Carno ցիկլի հիման վրա կառուցվում են տարբեր տեխնիկական սարքեր:

Եթե \u200b\u200bCarno ցիկլը ընդհակառակը, ապա կլինի սառնարանային մեքենան: Ի վերջո, աշխատանքային մարմինը նախեւառաջ կվերցնի ջերմությունը սառնարանից, այնուհետեւ վերածվի ցիկլի ստեղծման վրա ծախսված աշխատանքի ջերմության, այնուհետեւ տաքացրեք տաքացուցիչ: Նման հիմնական աշխատանքային սառնարան:

Կարնոյի հետեւի ցիկլը ստում է նաեւ ջերմային պոմպերի հիմքում: Նման պոմպերը էներգիա են փոխանցում ցածր ջերմաստիճանի աղբյուրներից սպառողին ավելի բարձր ջերմաստիճանով: Բայց, ի տարբերություն սառնարանի, որում ընտրված ջերմությունը դուրս է մղվում շրջակա միջավայրին, ջերմային պոմպում այն \u200b\u200bփոխանցվում է սպառողին:

Թերմոդինամիկայի հիմքը կազմում է բնության հիմնարար օրենքները, որոնք ձեւակերպված են բազմաթիվ փորձառու հետազոտությունների եւ հայտնագործությունների արդյունքների ընդհանրացման հիման վրա: Axioms- ի համար ընդունված այս օրենքներից. Տրամաբանական եղանակը ստացավ տարբեր ջերմոդինամիկ համակարգերին վերաբերող ամենակարեւոր հետեւանքները, որոնք կոչվում են որպես L եւ M եւ կամ ջերմոդինամիկա:

1.2.1. Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը

Բացարձակ է էության մեջ, բնության ամենատարածված օրենքներից մեկը - Պահպանման եւ էներգիայի պահպանման օրենքը, Ըստ սույն օրենքի, համակարգում ցանկացած գործընթացին փակ համակարգի էներգիան մնում է անփոփոխ: Միեւնույն ժամանակ, էներգիան կարող է վերածվել միայն մեկ ձեւից մյուսը:

Առաջին Թերմոդինամիկայի օրենքը այս համընդհանուր օրենքի հատուկ դեպքն է եւ ներկայացնում է դրա դիմումը ջերմոդինամիկ համակարգերում մշակելու համար: Այն սահմանում է միմյանց նկատմամբ էներգիայի տարբեր ձեւեր փոխարկելու հնարավորությունը եւ որոշում է, թե որ քանակական հարաբերություններն են իրականացվում այս փոխադարձ փոխակերպումները:

Կամայական չբացահայտված համակարգի էներգիայի փոփոխությունը կարող է առաջանալ ընդհանուր առմամբ միայն էներգետիկայի փոխանակման երկու ձեւի պատճառով `ջերմություն եւ աշխատանք.

∆Ե. = Գ. – Լ. , (1.12)

որտեղ Ե. - համակարգի էներգիայի փոփոխություն.

Գ. - համակարգին մատակարարվող ջերմությունը.

Լ. - Համակարգում կատարված աշխատանքներ:

Ըստ հավասարման (1.12), ջերմոդինամիկ համակարգի էներգիայի փոփոխությունը հնարավոր է պայմանավորված ջերմության եւ համակարգի վրա կատարված աշխատանքների պատճառով:

Հավասարումը (1.12) ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքի ընդհանուր վերլուծական արտահայտությունն է: Արտահայտեք այն համակարգի կարգավիճակի պարամետրերով: Էներգետիկայի փոփոխություն δ: Ե. Մենք ստանում ենք արտահայտությունից (1.7).

∆Ե. = ∆ Ես + Տղամարդ ( ).

Թերմոդինամիկ համակարգի համար, որում կինետիկ էներգիայի տարբերությունը կարելի է անտեսել, համակարգի էներգիայի փոփոխությունը հավասար կլինի Enthalpy- ի փոփոխությանը: Δ: Ե. = ∆ Ես. Այնուհետեւ հաշվի առնելով արտահայտությունները (1.11) եւ (1.12), մենք ստանում ենք ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքի հավասարումը.

Գ. = ∆Ես + Լ. նրանք (1.13)

Համակարգին մատակարարվող ջերմությունը համակարգի խխունջը փոխելն է եւ տեխնիկական աշխատանքի համակարգ իրականացնելը:

Փոխարինել հավասարման (1.13) Enthalpy δ Ես Ներքին էներգիայի փոփոխություն D Դու Եւ, օգտագործելով արտահայտությունը (1. 6), մենք ստանում ենք.

Գ. = ∆ Դու + Լ կոպիտ: (1.14)

Հավասարումները (1.13) եւ (1.14) ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքը ձայնագրելու անբաժանելի ձեւ են:

Արտահայտությունից (1.13) Հետեւում է, որ տեխնիկական աշխատանքը կարող է իրականացվել ջերմոդինամիկ համակարգով `նվազեցնելով հետաքրքրաշարժ եւ ջեռուցվող ջերմությունը: Եթե \u200b\u200bգործընթացը շրջանաձեւ է, ապա δ Ես \u003d 0, հետեւաբար, մշտական \u200b\u200bմեքենաներում (դրանցում, շրջանաձեւ վիճակի փոփոխության գործընթացները `նախապայմանով տեխնիկական աշխատանք ստանալու համար) ջերմության ամփոփումն է:

Նմանատիպ փաստարկներ կարող են իրականացվել հավասարման միջոցով (1.14):

Թերմոդինամիկ համակարգը կարող է կատարել ընդլայնման գործը միայն նվազեցնելով իր ներքին էներգիան կամ ջեռուցվող ջերմության պատճառով: Եթե \u200b\u200bհամակարգի ներքին էներգիան գործընթացի արդյունքում չի փոխվում (օրինակ, ջերմաստիճանը համակարգում չի փոխվում), ապա շրջակա միջավայրի միջավայրից ստացված բոլոր ջերմությունը գնում է աշխատանքի:

Գ. = Լ. ցան

Այս արտահայտությունը թույլ է տալիս ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքի հետեւյալ ձեւակերպումները:

Heat երմային համակարգի անփոփոխ ներքին էներգիայով եւ աշխատանքը համարժեք է:

Առաջին տեսակի հավերժական շարժիչը անհնար է:

Ենթադրվում էր, որ առաջին տեսակի մշտական \u200b\u200bշարժիչը պետք է աշխատի միայն շրջակա միջավայրի վրա, դրանից որեւէ բան չստանալով:

Քննարկվել են նորացված զանգվածային համակարգերը: Վերլուծության համար ավելի հարմար է օգտագործել նյութի զանգվածի ստորաբաժանումում ցուցադրված արժեքները: Մենք գրում ենք հավասարումներ (1.13) եւ (1.14) 1 կգ զանգվածի համար.

Գ. = ∆ Ես + Լ. նրանք ; (1.15)

Գ. = ∆ Դու + Լ. ցեղեր (1.16)

Օգտագործելով արտահայտություններ (1.9) եւ (1.11), գրեք ձեռք բերված հավասարումները դիֆերենցիալ ձեւով.

dQ. = Երկյուղ - vDP. (1.17)

dQ.= սառնարանի + pdv (1.18)

Հավասարումները (1.17) եւ (1.18) տարբեր մաթեմատիկական ձայնագրում են տարբերակիչ ձեւով ջերմամրոկերում:

Առաջին օրենքի արժեքը.

Նախ, այն ձեւավորում է ջերմային էլեկտրակայանների եւ համակարգերի սարքի սկզբունքը.

Երկրորդ, նա բացատրում է ջերմային մեքենաներում տեղի ունեցող գործընթացների ֆիզիկական էությունը.

Երրորդ, այն օգտագործվում է ջերմոդինամիկ գործընթացների հաշվարկներում եւ թույլ է տալիս գնահատել ջերմային մեքենաների էներգետիկ հավասարակշռությունը:

1.2.2. Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը

Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը, լինելով պահպանման եւ էներգիայի փոխարկման օրենքի որոշակի դեպք, կարծում է միայն դրա քանակական կողմը, որը բաղկացած է այն փաստից, որ համակարգի եւ աշխատանքի էներգիայի միջեւ հայտնի փոփոխություն է խստորեն հաստատ է: Այս օրենքը չի սահմանում մարմինների միջեւ էներգիայի փոխանցման ուղղություններ եւ ամբողջականություն, չի որոշում, թե որ ջերմափոխանակումը հնարավոր է աշխատել, չի տարբերվում նրանց ուղղակի եւ հակադարձ փոխակերպումներից: Եթե \u200b\u200bմենք շարունակենք միայն ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքից, ապա անմիջապես է, որ ցանկացած հնարավոր բեղմնավոր գործընթաց, որը չի հակասում էներգիայի պահպանման օրենքին, այն հիմնովին հնարավոր է եւ կարող է առաջանալ բնության մեջ: Թողարկված հարցերի պատասխանը տալիս է երկրորդ Թերմոդինամիկայի օրենքը, որը ներկայացնում է մի շարք դրույթներ, որոնք ամփոփում են փորձառու տվյալները պահպանման օրենքի որակական կողմի վերաբերյալ եւ էներգիան վերածելը:

Heat երմության եւ աշխատանքի փոխադարձ վերափոխման առանձնահատկությունների, ինչպես նաեւ տարբեր ասպեկտների բազմազանությունը, որոնցում դիտարկվում են այս վերափոխումները, բացատրում են մի քանիսի ներկայությունը, իրականում համարժեք, ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի ձեւակերպումները:

Սույն օրենքի հիմնական դրույթներն արտահայտվել են ֆրանսիացի ինժեներ Ս. Կարնո (1824): Կարնոն եկել է այն եզրակացության, որ ջերմության տարբեր ջերմաստիճաններով անհրաժեշտ է երկու ջերմային աղբյուրներ, ջերմությունը շահագործման վերափոխելու համար: «Թերմոդինամիկայի» «երկրորդ օրենքի» անվանումը եւ պատմականորեն նրա առաջին ձեւակերպումը (1850) պատկանում են գերմանական ֆիզիկայի R. Clauius- ին.

«The երմությունը կարող է ինքնուրույն տեղափոխվել տաք մարմիններից մինչեւ ցուրտ: Հակադարձ անցման համար հարկավոր է ծախսել աշխատանքը »,

Այս պնդմամբ հետեւում է, որ մարմնից ավելի փոքր ջերմաստիճանով ջերմաստիճանով ջերմաստիճանը տեղափոխելու համար ավելի մեծ ջերմաստիճան ունեցող ջերմաստիճանը, անհրաժեշտ է ցանկացած ձեւով էներգիա մատակարարել արտաքին աղբյուրից: Ի տարբերություն դրան, մարմնից ավելի մեծ ջերմաստիճան ունեցող ջերմությունը ինքնաբուխ, առանց որեւէ տեսակի էներգիայի ծախսերի, տեղափոխվում է մարմիններ, ավելի փոքր ջերմաստիճանով: Սա նշանակում է, որ ջերմաստիճանի վերջնական տարբերությամբ ջերմային փոխանակումը խիստ միակողմանի, անդառնալի գործընթաց է, եւ այն ուղղված է դեպի մարմնին ավելի փոքր ջերմաստիճան:

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը հիմքում է ջերմային շարժիչների տեսությունը: Mal երմային շարժիչը շարունակաբար ակտիվ սարք է, որի արդյունքը ջերմության վերափոխումն է: Այսպիսով, ջերմային շարժիչ ստեղծելու համար, շարունակաբար աշխատանք ստեղծելու համար անհրաժեշտ է, առաջին հերթին, ունենալու էներգիայի մատակարարը ջերմության տեսքով: Եկեք զանգենք նրան եւ T- ի մասին H եւ K- ի մասին մոտ M եւ k- ի մասին m t t e p l o t s .

Անպայմանորեն մեկ այլ մարմնի առկայություն, որը ընկալում է առաջինից

Ե.
Ջերմության ձեւի մոտ, բայց այն տալիս է աշխատանքի տեսքով: Սա այսպես կոչված R եւ B է che e e t e l մասին. Դրա դերը կատարում է ցանկացած առաձգական միջոց (գազ, գոլորշ): Heat երմամատակարարումը եւ դրա վերափոխումը աշխատանքի են ուղեկցվում աշխատանքային հեղուկի վիճակի փոփոխությամբ: Նկ. 1.6 Եկեք ցույց տանք այս փոփոխությունը 1-A-2 գործընթացի պայմանականորեն կորով: Այստեղ կարգավիճակի պարամետրերը փոխվում են, եւ, առաջին հերթին, աշխատանքային հեղուկի ծավալը, ինչը հանգեցնում է ընդլայնման կատարմանը: Շարունակական գործունեության համար աշխատանքային մարմինը պարտավոր է վերադառնալ սկզբնական վիճակին `համաձայն 2-B-1 գործընթացի: Այս կերպ

ՆկՂ 1.6. Վազքը ջերմության շարունակական վերափոխման համար անհրաժեշտ է անընդհատ իրականացնել այս փակումը R- ում c e with s կամ c եւ t.

Շրջանաձեւ գործընթաց կամ ցիկլ, կոչվում է ջերմոդինամիկ գործընթացների համադրություն, որի իրականացման արդյունքում աշխատանքային մարմինը վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին:

The ի ցիկլը փակելու համար հարկավոր է որոշակի քանակությամբ էներգիա ծախսել, այս դեպքում սեղմման տեսքով: Այս սեղմման աշխատանքը պետք է փոխհատուցվի աշխատող հեղուկից `դրան համարժեք ջերմության քանակով: Հետեւաբար անհրաժեշտ է, որ երրորդ մարմին, որն ընկալում է այս փոխհատուցումը: Եկեք զանգենք այն t e p l o n e m and k մոտ մ. Այնպես, որ ջերմության ստացողը ընկալեց որոշակի ջերմություն, դրա ջերմաստիճանը պետք է ցածր լինի ջերմության աղբյուրի ջերմաստիճանից:

Այս եղանակով պատրաստված 1-A-2-B-1 ցիկլի արդյունքում, որը ցույց է տրված Նկ. 1.6, միայն ջերմության մի մասը Գ. 1-ը ջերմության աղբյուրից ստացված աշխատանքային մարմնի կողմից ստացված աշխատանքը վերածվում է աշխատանքի, այս ջերմության մյուս մասը Գ. 2-ը պարտադիր է, որ տրվի ջերմային բուժում:

Ձեւի սկիզբ

Համարված ակտիվ ջերմային շարժիչի համարվող սխեմայում նույն աշխատանքային մարմինը անընդհատ ներգրավված է շրջանաձեւ գործընթացում: Իրական շարժիչների ցիկլերում աշխատանքային նյութը պարբերաբար թարմացվում է, ես: Փոխարինում է «թարմ» նյութերի հավասար քանակ: Թերմոդինամիկ տեսանկյունից աշխատանքային նյութի փոխարինումը կարող է համարվել որպես աշխատանքային հեղուկի վերազինման իր սկզբնական վիճակում:

Ձեւի ավարտը

Այսպիսով, ջերմության շարունակական վերափոխման համար անհրաժեշտ է. Աշխատանքային մարմին եւ ջերմային անցում, ավելի ցածր ջերմաստիճան, քան ջերմության աղբյուրը: Heat երմության ստացողի որոշ մասի հեռացումը ջերմային շարժիչների գործունեության նախադրյալ է: Այս պայմանը սահմանված է ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի հետեւյալ ձեւակերպումներով.

«Անհնար է կառուցել պարբերաբար գործող մեքենա, որը ոչ մի այլ բան չի արտադրում, բացառությամբ ջերմության աղբյուրի աշխատանքի եւ սառեցման» (Վ. Թոմսոն):

«Բոլոր բնական գործընթացները անցում են ավելի քիչ հավանականությամբ, ավելի հավանական պետություններ» (Լ. Բոլցման):

«Երկրորդ տեսակի հավերժական շարժիչի իրականացումը անհնար է»

(Վ. Օսվալդ):

Երկրորդ տեսակի «Հավերժական» շարժիչով նախատեսված է այդպիսի ջերմային շարժիչով, որը կարող է շարունակական գործողություն կատարել, որոնք ջերմության մեկ աղբյուր ունեն: Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքից հետեւում է, որ ինչ էլ որ ջերմային էներգիայի մեծությունն ունի համակարգը, համակարգի մարմինների ջերմաստիճանի հավասարությամբ, այս էներգիան հնարավոր չէ վերափոխվել: Այդ իսկ պատճառով «Հավերժական» շարժիչների հազարավոր գյուտարարների փորձերը պարզվել են, որ անարդյունավետ են ընդլայնման աշխատանքներ իրականացնել:

Ther երմային շարժիչներում ջերմային աղբյուրից ստացված էներգիայի բաշխումը սխեմատիկորեն ցուցադրվում է FIG- ում: 1.7. Օգտագործված աշխատանքներ, որոնք իրականացվում են 1 կգ աշխատանքային մարմնի զանգվածի յուրաքանչյուր ցիկլի համար, հավասար է ընդլայնման աշխատանքների տարբերությանը Լ. Ռաշա եւ սեղմում Լ. SZH, I.E.

Լ. Գ. = Լ. ցան - Լ. սամ. (1.19)

1 կգ աշխատանքային հեղուկի համար ջերմության եւ աշխատանքի միջեւ քանակական կապը 1-A-2 եւ սեղմում 2-B-1 սեղմում

(Տես Նկար 1.6) ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքի հիման վրա `տեղադրելով հավասարումներ.

Գ. 1 = ∆ Դու 1- Ա 2 + Լ. ցան մի քանազոր Գ. 2 = ∆ Դու 2-B-1 + Լ. Գ. Ամբ. ,

որտեղ Q 1-ը ջերմության աղբյուրից 1 կգ աշխատանքային հեղուկի մատակարարվող ջերմության քանակն է.

Հարց 2 - Հատկացված ջերմության քանակը

Ջերմային բուժման համար 1 կգ աշխատանքային հեղուկ;

Δu 1- A -2 եւ δu 2-B-1 - փոփոխություն

Այն էներգիաները 1 կգ աշխատանքային հեղուկ են պրոցեսորի մեջ: 1.7

Համապատասխանաբար 1-A-2 եւ 2-B-1:

Ներկայացրեք երկրորդ հավասարումը առաջինից եւ ստացեք.

Գ. 1 – Գ. 2 = ∆ Դու 1-A-2-B-1 + (Լ. ցան – Լ. սամ. ).

Քանի որ աշխատանքային հեղուկը վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին, յուրաքանչյուր ցիկլի ներքին էներգիայի փոփոխությունը կլինի զրոյական, այսինքն: Δu 1-A-2-B-1 \u003d 0. Որպես արդյունք, հաշվի առնելով արտահայտությունը (1.19):

Լ. Գ. = Գ. 1 – Գ. 2 (1.20)

(1.20) հետեւում է, որ նախեւառաջ ցիկլի աշխատանքը կատարվում է միայն ջերմության եւ, երկրորդ, ցիկլի գործողությունն ապահովված է ջերմության աղբյուրից, մինուս ջերմության վրա Բուժում:

Օգտագործված օգտակար ջերմության մասնաբաժինը գնահատվում է T E R M եւ C E C- ով Կ եւ Մ.

Ցիկլի արդյունավետությունը, որը նշվում է η տ.

Ջերմային արդյունավետության ներքո ջերմության հարաբերակցությունը փոխարկվում է

Լոգարանը ցիկլի օգտակար գործողության մեջ, բոլոր ջեռուցվող ջերմության համար.

η Շոշափել =
կամ η Շոշափել = 1 - . (1.21)

Այս արտահայտություններից այն հետեւում է, որ ավելի փոքր ջերմությունը փոխանցվում է ջերմամշակման, այնքան մեծ է արժեքը η տ. Սա նշանակում է, որ ջերմության ավելի ամբողջական վերափոխում կա:

Any երմային ջերմության ջերմության տեսքով ջերմության տեսքով էներգիայի մի մասը փոխանցելու անհրաժեշտության պատճառով չի կարող հավասար լինել մեկին:

Այսպիսով, ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը սահմանում է ջերմության վերափոխման ամբողջականությունը:

Բացի այդ, դա ցույց է տալիս ջերմության եւ աշխատանքի միջեւ որակական տարբերությունը: Եթե \u200b\u200bաշխատանքը կարող է ամբողջովին վերածվել ջերմության, ջերմությունը երբեք ամբողջովին չի վերածվի աշխատանքի:

Եզակի գիտական \u200b\u200bնվաճումն էր այդ որակական տարբերության արտահայտությունը քանակական արժեքի մեջ - E N T R O P եւ E- ն .

1.2.3. Entropy. Երկրորդ օրենքի մաթեմատիկական արտահայտություն

Թերմոդինամիկա:

“Entropy«Հունարենից թարգմանված նշանակում է« շրջադարձ »կամ« վերափոխում »: Սկզբում Entropy- ի հայեցակարգը մտցվեց գրագիտության մեջ: R. Clausius (1854) ցույց տվեց, որ ջերմոդինամիկ համակարգի համար կա որոշակի գործառույթ Ս. որի աճը որոշվում է արտահայտությամբ

(1.22)

Նա այս խաղարկային entropy- ն անվանեց: Ավելի ուշ, մեծ թվով առաջադրանքներ դիտարկելիս բացահայտվեց Entropy- ի ֆիզիկական պարունակությունը:

Քանի որ Entropy- ը հարմար չէ պարզ ինտուիտիվ ներկայացուցչության համար, մենք կփորձենք պարզաբանել դրա իմաստը `համեմատելով նման քանակությամբ մեր հասկացողության հետ: Մենք գրում ենք ընդլայնման արտահայտությունը դիֆերենցիալ ձեւով.

Դլոց ցան = Պսակել: dv.

Ահա ճնշում Պսակել: արժեքն է անհրաժեշտ բայց Բավարար չէԱշխատել. Ծավալը փոխելը կհանգեցնի ընդլայնման: Տվյալ հավասարման ծավալը կատարում է գույքը բավարարպարամետր: Այսպիսով, հնարավոր է դատել, որ ընդլայնման կամ սեղմման գործը հնարավոր է միայն ծավալի փոփոխություններով:

Այժմ գրեք արտահայտությունը (1.22) ձեւով.

dQ. = Շոշափել դ..

Այստեղ ջերմաստիճանը մեծությունն է անհրաժեշտԲայց դեռեւս ne. բավարարՈրպեսզի խոսվի այն մասին, թե ջերմությունը մատակարարվում է համակարգին, կամ դա իրեն նշանակված է: Այսպիսով, Adiabatic գործընթացում համակարգը ջերմություն չի փոխանակում շրջակա միջավայրի հետ, եւ ջերմաստիճանը էապես տատանվում է: Մնում է մեկ պարամետր, որը պետք է ունենա գույք բավարար քանակությունԵվ այս պարամետրը Entropy է: Միայն Entropy- ի փոփոխության վրա կարելի է բնապահպանական փոխանցել ջերմային փոխանակման համակարգը: Այստեղից

Entropy- ը ջերմոդինամիկայի վիճակի կալորիական պարամետր է

Գործընթացների հոսքի ուղղությունը բնութագրող համակարգ

he երմափոխանակումը համակարգի եւ արտաքին միջավայրի միջեւ:

Կարելի է ասել, որ Entropy- ը միակ ֆիզիկական արժեքն է, այն փոփոխությունը, որում գործընթացում եզակիորեն նշվում է էներգիայի փոխանակման առկայությունը ջերմության տեսքով:

Expression րահայտությունը (1.22) սահմանում է ինչպես բարձրորակ, այնպես էլ քանակական հաղորդակցություն ջերմության եւ արտոնության միջեւ. Եթե մարմնի կամ համակարգի մուտքը փոխվում է, ապա նույն դեպքում փոխվում է ջերմության տեսքով էներգիան. Եթե \u200b\u200bEntropy- ն անփոփոխ է, գործընթացը բխում է առանց էներգիայի փոխանակման ջերմության տեսքով: Հավասարությունը (1.22) ջերմայինների երկրորդ օրենքի վերլուծական արտահայտությունն է տարրական հավասարակշռության գործընթացի համար:

Արտահայտությունը (1.22) հնարավորություն է տալիս ստեղծել Entropy միավոր, որը հավասար է J / K- ին:

Entropy- ի բացարձակ արժեքը որոշվում է մինչեւ որոշակի կայուն Ս. 0 , Անընդհատ թվային արժեք Ս. 0 Հիմք ընդունելով ջերմոդինամիկայի առաջին եւ երկրորդ օրենքները, այն չի կարող որոշվել: Այնուամենայնիվ, դա սահմանափակումներ չի սահմանում Entropy- ի օգտագործման վրա հաշվարկներում: Գործնականում, որպես կանոն, հետաքրքրությունը մուտքի բացարձակ արժեքը չէ, այլ դրա փոփոխությունը, որի համար անընդհատ թվային արժեքը Ս. 0 Հատուկ դերը չի խաղում: Հետեւաբար, հաճախ հնարավոր է կամայական արժեք տալ մարմնի պայմանականորեն ընդունված, այսպես կոչված, մարմնի վիճակի հետ: Եթե \u200b\u200bսա ստանդարտ պետություն է, նախնական եւ դրան վերագրելու համար `entropy- ի արժեքը Ս. 0 , այնուհետեւ հաշվարկել է Entropy- ը վիճակում բայց Կլինի արտահայտություն.

Entropy- ի արժեքը նշվում է Ս. = Ս. / Տղամարդ c միավոր j / (kg × k) չափումներ:

Արտահայտություն (1.22), որը գրանցվել է տրված արժեքների միջոցով, կանդրադառնա.

. (1.23)

Entropy- ը, լինելով կալորիականության պարամետր, ունի մի շարք հատկություններ:

1. Entropy- ը համակարգի կարգավիճակի միանշանակ գործառույթ է:

2. Ներքին էներգիայի նման էնդոպիան հավելանյութի արժեք է:

.

3. Թերմոդինամիկ SIS- ի հետադարձելի եւ անդառնալի գործընթացների համար

entropy- ի թեման փոփոխությունը որոշվում է հավասարման միջոցով.

, (1.24)

Որում հավասարության նշանը վերաբերում է շրջելի գործընթացներին, մեկուսացման նշան `անդառնալի:

Արտահայտություններից (1.24) Հետեւում է, որ մեկուսացված համակարգի մուտքը կարող է մնալ անփոփոխ կամ աճող, բայց չքցնել:

1.2.4. Էկերգիա

«Entropy» հայեցակարգի ներդրումը հնարավորություն է տալիս քանակականացնել ջերմության եւ աշխատանքի միջեւ որակական տարբերությունը: 1 կգ քաշ ունեցող համակարգի համար մենք ստանում ենք հավասարումներ, որոնք համատեղում են ջերմոդինամիկայի առաջին եւ երկրորդ օրենքների վերլուծական արտահայտությունները: Այսպիսով, արտահայտություններից (1.23) եւ (1.19) հետեւում է.

դ. =
. (1.25)

Մենք ստանում ենք հավասարությունների (1.23) եւ (1.18):

դ. =
. (1.26)

Հավասարումներ ձեւով (1.25) եւ (1.26) վերաբերում է t e r m o d եւ n and m եւ i- m եւ t o g d e s t in and m and. Նրանց օգնությամբ ջերմուժիկները սահմանում են համակարգերի մի շարք առանձնահատկություններ, գործընթացներում ֆիզիկական քանակի միջեւ կապերը լիովին բացահայտված են:

Օգտագործելով հավասարումը (1.25), սահմանեք ամենաբարձր տեխնիկական աշխատանքը, որը այս ջերմոդինամիկ համակարգը կարող է իրականացնել տվյալ նախնական վիճակում, եթե համակարգի կողմից կատարված բոլոր գործընթացները շրջանցելի են եւ իրականացվում են շրջակա միջավայրի հետ կապված բոլոր գործընթացները:

Ther երմոդինամիկայում համակարգի առավելագույն հնարավոր տեխնիկական աշխատանքը կոչվում է e k s e r and e .

Նշեք վարժության համակարգը Ե. x. . Si- ում Exargia- ի միավորի համար ընդունեց Joule- ը: Դրա արժեքը (Ե. x. \u003d E. x. / Տղամարդ) Այն ունի J / կգ չափման միավոր:

Փակ ջերմոդինամիկ համակարգում, երբ ջերմությունը վերածում է կարնոյի ցիկլի վրա աշխատելու, կարող եք վերցնել Ե. x. = Լ. Գ. , Այնուհետեւ, երբ ջերմաստիճանը ջերմաստիճան լաց լինելով Շոշափել 1 ջերմաստիճանը ջերմաստիճանով Շոշափել 0 իրավունք ունի գրել Ե. x. = Գ.· T \u003d. Գ. (1 - ): Մենք սահմանում ենք այն պայմանները, որոնց համաձայն այդ վերափոխումները կտան հնարավոր ամենաբարձր աշխատանքը այլ ցիկլերում:

Թող համակարգի սկզբնական վիճակը բնութագրվի մի կետով բայց, Նկար .1.8. Շրջակա միջավայրի հետ միասին շորթումից պայմանը հավատարիմ է հավասարակշռության, նշված կետի մասին.Ընթացք Ա-օ. Ոչ այլ, քան համակարգի անցումը հավասարակշռության պետության սկզբից: Մենք հիշելու ենք, որ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը, չնայած համակարգի հետ փոխազդեցությանը, մնում է կայուն եւ հավասար 0: Օգտագործելով ձեւի ջերմության առաջին օրենքի (1.15) եւ FIG- ի առաջին օրենքի հավասարումը: 1.8.

Եվ մենք ենք փոխարինում Exargia- ի տեխնիկական աշխատանքը, մենք ստանում ենք.

Ե. x. = Գ. Ա - Օ. +(Ես 0 – Ես բայց ). (1.27)

Enthalpy- ի փոփոխությունը կախված չէ գործընթացի բնույթից: Հետեւաբար, եթե համակարգի նախնական եւ վերջնական կարգավիճակը հայտնի է, միշտ կարող եք որոշել տարբերությունը `ժլատների միջեւ: Heat երմության քանակը գործառույթի գործընթաց է Ա-օ. . Որոշելու համար Գ. Ա - Օ. Մենք օգտագործում ենք ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը: Ակնհայտ է, որ շրջակա միջավայրի կողմից ստացված ջերմության քանակը Գ. գավաթ հավասար է միջին համակարգի փոխանցված ջերմության չափին, Գ. Ա-օ. ,

Գ. գավաթ = - Գ. Ա - Օ. (1.28)

Ջերմության քանակը Գ. Ա - Օ. Գործընթացի կորի տակ գտնվող տարածքի համամասնությամբ (Նկար .1.8, pl. Ս. Օ. - Օ.- Ա- Ս. Ա): Բնապահպանությունը ջերմությունը ընկալում է իզոթերմային գործընթացում, երբ Շոշափել = Շոշափել Օ. , Այս գործընթացի սկզբնական վիճակը բնութագրվում է մի կետով մասինեւ վերջավոր (կետ) մասին ′ ) Պետք է լինի այդպիսի պլ: Ս. Օ. - Օ.- Օ. " - Ս. Օ. / Համաձայն (1.28), այն հավասար էր սալիկին: Ս. Օ. - Օ.- Ա- Ս. Ա .

Քանի որ ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի համաձայն

dQ. գավաթ = Շոշափել Օ. դ. գավաթ ,

Այնուհետեւ պետությունից այս արտահայտության ինտեգրվելուց հետո մասին հայտարարել բայց Կունենա:

Գ. cP \u003d T. 0 Ս. 0" -s. Ա ) \u003d T. 0 Ս. Ա -S. 0 ) + Տ. 0 Ս. 0 ′ - Ս. Ա ). (1.29)

Այնուհետեւ հաշվի առնելով (1.28), ձայնագրվելու է արտահայտությունը (1.27).

Ե. x. = (Ես Ա – Ես Օ. ) – Շոշափել Օ. (Ս. Ա – Ս. Օ. ) – Շոշափել Օ. (Ս. Օ. / - Ս. Ա). (1.30)

Հավասարումից (1.30), հետեւում են մի շարք կարեւոր եզրակացություններ.

1. Հետադարձելի գործընթացներով համակարգում վարժությունն ավելի մեծ է, քան նույն համակարգում `անդառնալի գործընթացներով, որովհետեւ Շոշափել 0 (Ս. 0/ - Ս. Ա ) ≥ 0.

2. Որքան մեծ է համակարգի սկզբնական արտադրություն Ս. Ա , որքան փոքր է աշխատանքը, դա կարող է իրականացվել Enthalpy- ի մշտական \u200b\u200bտարբերությամբ (Ես Ա – Ես 0 ): Հետեւաբար, Entropy- ը բնութագրում է համակարգի էներգիան:

- այն նվաճում է էներգիայի փոխանակման նման ձեւերի փոխադարձ վերափոխման համար անհրաժեշտ պայմանները, ինչպիսիք են ջերմությունը եւ աշխատանքը.

- սահմանում է ջերմության վերափոխման ամբողջականությունը շահագործման մեջ:

1.2.5 Թերմոդինամիկայի երրորդ օրենքի հայեցակարգը

Տարբեր նյութերի հատկությունները ուսումնասիրելիս ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում մոտ է բացարձակ զրոյի ( \u003d 0), իրական մարմինների պահվածքի մեջ հայտնաբերվում է կարեւոր օրինաչափություն. Բացարձակ զրոյի տարածաշրջանում մարմնի ցանկացած հավասարակշռության վիճակում գտնվող մարմինը կախված չէ մարմնի վիճակից, որը բնութագրում է մարմնի վիճակը բնութագրող ջերմաստիճանից, ծավալը եւ այլ պարամետրերը:

Այս արդյունքը, որը մի շարք փորձառու տվյալների ընդհանրացում է եւ ուղղակիորեն չի առաջանում ջերմոդինամիկայի առաջին կամ երկրորդ օրենքներից, բովանդակությունն է nernstn- ի ջերմային տեսքը.

Թեորեմից հետեւում է, որ ցանկացած վիճակում `հեղուկ կամ պինդ, մաքուր նյութի կամ քիմիական միացության տեսքով, կա մի նյութ, իր Entropy- ն ունի նույն արժեքը: Entropy- ի կայունությունը T → 0-ում նշանակում է, որ բացարձակ զրոյական DQ տարածաշրջանում միշտ զրոյական է: Հետեւաբար, հնարավոր չէ հասնել բացարձակ զրոյի մարմնից ջերմության հեռացումից, քանի որ T → 0-ում յուրաքանչյուր մարմնի փոփոխության ցանկացած գործընթացում յուրաքանչյուր մարմին պահպանում է Entropy- ի մշտական \u200b\u200bարժեքը: Այն դադարում է շրջակա միջավայրի ջերմությունը տալ:

V. Nernst, օգտագործելով Quantum տեսություն M. Planck, եզրակացրել է, որ LIM δS t → 0 \u003d 0. (1.31)

Հետեւաբար ջերմոդինամիկայի երրորդ օրենքի ձեւակերպումը:

Բացարձակ զրոյական ջերմաստիճանում, հավասարակշռության վիճակում գտնվող բոլոր նյութերի մուտքը, անկախ ճնշումներից, խտությունից եւ փուլերից, դիմում է զրոյի:

Թերմոդինամիկայի երրորդ օրենքի վերլուծական արտահայտությունը հավասարությունն է (1.31):

Անշրջելի կոչված Ֆիզիկական գործընթացորը կարող է ինքնաբուխ արտահչել միայն մեկ հատուկ ուղղությամբ:

Հակառակ ուղղությամբ նման գործընթացները կարող են ընթանալ միայն որպես ավելի բարդ գործընթացի հղումներից մեկը:

Անմրեւավոր է գրեթե բոլոր գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում բնության մեջ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ցանկացած իրական գործընթացում էներգիայի մի մասը ցրվում է ճառագայթահարման, շփման եւ այլնի պատճառով, ջերմության, ինչպես գիտեք, միշտ ավելի տաք է Անմշակ գործընթացի օրինակ (չնայած հակառակ անցումը չի հակասում էներգիայի պահպանման օրենքին):

Նաեւ կախված է թեթեւ շարանը, գնդակը (ճոճանակը) երբեք ինքնաբուխ կբարձրացնի իր տատանումների ամակայիկը, ընդհակառակը, իշխանի շարժման մեջ, այն հաստատ կդադարի այդ դիմադրության արդյունքում Կասեցման մասին շարանը օդ եւ շփում: Այսպիսով, ճոճանակի կողմից հաղորդված մեխանիկական էներգիան անցնում է մոլեկուլների քաոսային շարժման ներքին էներգիայի (օդի, կասեցման նյութ):

Մեխանիկական գործընթացների մաթեմատիկորեն անդառնալիությունը արտահայտվում է նրանում, որ մակրոսկոպիկ մարմինների շարժման հավասարումը փոխվում է ժամանակի նշանի փոփոխությամբ. Դրանք փոխարինելիս անվստահ չեն Շոշափել վրա - Շոշափել. Այս դեպքում հեռավորություններից կախված արագացումը եւ ուժը չեն փոխում իրենց նշանները: Մուտք գործելիս նշեք Շոշափել վրա - Շոշափել Արագությամբ փոփոխություններ: Ըստ այդմ, նշանը փոխում է ուժը, կախված արագությունից, շփման ուժից: Այդ իսկ պատճառով շփման ուժերով աշխատանք կատարելիս մարմնի կինետիկ էներգիան անդառնալիորեն տեղափոխվում է ներքին:

Բնության գործընթացների ուղղությունը ցույց է տալիս Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը:

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը:

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը - Թերմոդինամիկայի հիմնական օրենքներից մեկը, իրական ջերմոդինամիկ գործընթացների անդառնալիությունը հաստատելը:

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը ձեւակերպվել է որպես 1824-ին Ն. Լ. Ս. Կարնոյի օրենք, ապա, Թոմսոն (Քելվին) 1841-ին եւ Ռ. Կլուզիոս 1850-ին: Օրենքի ձեւակերպումը տարբեր է, բայց համարժեք է:

Գերմանացի գիտնական Ռ. Կլաուլուսը ձեւակերպեց այսպիսի օրենքը. Հնարավոր չէ ջերմություն հաղորդել ավելի ցուրտ համակարգից մինչեւ ավելի տաք, երկու համակարգերի կամ շրջակա մարմինների այլ միաժամանակյա փոփոխությունների բացակայության դեպքում:Սա նշանակում է, որ ջերմությունը չի կարող ինքնաբուխ վերագտնել ավելի ցուրտ մարմնից մինչեւ ավելի տաք: Կլաուսիուսի սկզբունքը).

Ըստ Թոմսոնի ձեւակերպման, այն գործընթացը, որի ընթացքում աշխատանքը վերածվում է ջերմության, առանց համակարգի վիճակի այլ փոփոխությունների, անդառնալի, այսինքն `որեւէ այլ փոփոխություն վերափոխելու համար համակարգի վիճակը ( Թոմսոնի սկզբունքը).

Ֆիզիկական քիմիա. Վերացական դասախոսություններ Berezovchuk- ը եւ In

5. գործընթացներ: Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը, ի տարբերություն Ther երմոդինամիկայի առաջին օրենքի, ուսումնասիրում է բոլոր գործընթացները, որոնք բխում են բնության մեջ, եւ այդ գործընթացները կարող են դասակարգվել հետեւյալ կերպ:

Գործընթացներն են Ինքնաբուխ, ոչ բարգավաճ, հավասարակշռություն, ոչquilibriums:

Ինքնաբուխ գործընթացները բաժանված են շրջելիմի քանազոր անդառնալի:Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը կոչվում է մեկուսացված համակարգում գործընթացի գործընթացի օրենք (ներ) ի: «Entropy» բառը ստեղծվել է 1865 թվականին Ռ. Յու. Է. Կլաուսոս - «Տրոպեզը» հունարենից նշանակում է վերափոխում: 1909-ին պրոֆեսոր Պ. Աերբախ կոչվում է բոլոր գործառույթների թագուհի ներքին էներգիաբայց Ս. – ստվերայս թագուհուց: Entropy- անմոռանալի համակարգի չափում:

Վերադարձելի եւ անդառնալի գործընթացներ

Անմշակ գործընթացներԱնցեք առանց աշխատանքի ծախսերի, ինքնաբուխ շարունակվում է միայն մեկ ուղղությամբ, սրանք համակարգում նման փոփոխություններ են մեկուսացված համակարգում, երբ ամբողջ համակարգի հատկությունները փոխվում են: Դրանք ներառում են.

1) ջերմաստիճանի վերջնական տարբերությամբ ջերմային հաղորդունակությունը.

2) վերջնական ճնշման տարբերության համար գազի ընդլայնում.

3) տարածել համակենտրոնացման վերջնական տարբերության մեջ:

Վերադարձելի գործընթացներՄեկուսացված համակարգում կոչվում է այնպիսի գործընթացներ, որոնք կարող են հակադարձվել առանց այս համակարգի հատկությունների որեւէ փոփոխության:

Վերադարձելի.Համակարգում մեխանիկական գործընթացներ, որտեղ չկա շփում (կատարյալ հեղուկ, նրա շարժում, վակուոյի ճոճանակի ոչ ճնշող տատանումները, անհաջող էլեկտրամագնիսական տատանումները եւ էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածումը, որտեղ չկա կլանում), որը կարող է վերադարձվել սկզբնական վիճակ:

Ինքնաբան- Այն գործընթացները, որոնք ինքն են գնում, նրանք իրենց վրա չեն ծախսում, իրենք իրենք կարող են արտադրել այն (լեռներում քարերի շարժումը, ԱԺ-ն տեղափոխվում է մեծ արագությամբ):

Ոչ հետախուզող

Հավասարակշռությունը բաժանված է Կայուն, անկայունմի քանազոր անտարբեր.

1. Կլաուզիուսի փոստային փոստային. Չի կարող լինել ջերմության անցում ավելի քիչ ջեռուցվողից մինչեւ ավելի բուռն մարմինը:

2. Tomson- ի փոստային. Ամենացուրտ մարմնի ջերմությունը չի կարող ծառայել որպես աշխատանքի աղբյուր:

Carno theorem - Clausius:Նույն ջեռուցիչը, որը կատարում են նույն ջեռուցիչը, եւ նույն սառնարանը, նույն արդյունավետությունը ունեն նույն արդյունավետությունը, անկախ աշխատանքային մարմնի սեռից:

Q 1 / t 1 -

Q 2 / t 2 -

Q 1 / t 1 \u003d Q 2 / T 2 -

Սա ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի չորրորդ հավասարությունն է, եթե գործընթացը փակ է, ապա

Անդառնալի գործընթացով.

Սա ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի վեցերորդ հավասարությունն է, կամ կլաուսիուսի հավասարումը, որովհետեւ շրջելի գործընթացը զրո է, անդառնալի գործընթացի համար այն 0-ից պակաս է, բայց երբեմն այն կարող է լինել 0-ից պակաս:

Ս.

S \u003d k.Լ Կ.

Գործողություն, հակադարձ լոգարիթմ - Հզորություն:

Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը որոշվում է գործառույթի կայունությամբ ԴուՄեկուսացված համակարգում: Գտեք «Երկրորդ օրենքի» բովանդակությունը, մասնավորապես, մեկուսացված համակարգում տեղի ունեցող գործընթացների միակողմանի կողմնորոշումը: Desired անկալի գործառույթի փոփոխությունը պետք է ունենա բոլոր իրական, այսպես, անդառնալի գործընթացներ, որոնք տեղի են ունենում մեկուսացված համակարգերում, նույն նշանը: Ոչ կառավարական անդառնալի գործընթացների հավելվածում ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը պետք է արտահայտվի անհավասարություն: Հիշեք Carno ցիկլը: Քանի որ ցանկացած ցիկլը կարող է փոխարինվել անվերջ մեծ թվով անսահման փոքր կարնոյի ցիկլերով, ապա արտահայտությունը.

Արդար ցանկացած շրջելի ցիկլի համար: Հաշվի առնելով ջերմափոխանակման յուրաքանչյուր տարրական տարածքը Շոշափել\u003d Const, մենք գտնում ենք, որ.

Եւ ամբողջ ցիկլի համար

Էներգետիկ հելմհոլտց Isochloro-իզոթերմային ներուժ

F \u003d u - ts

Քանակ ( V - ts.) համակարգի սեփականությունն է. այն կոչվում է Էներգետիկ հելմհոլց, Ներդրվեց Հելմհոլց 1882-ին

dF \u003d DU - TDS - SDT,

U \u003d f + ts,

dF \u003d TDS - PDV - SDT,

Զ -Ամբողջ դիֆերենցիալ:

Ավելացված ծավալը հանգեցնում է այն փաստին, որ Isochorean- իոթերմային ներուժը նվազում է («մինուսը», որը կանգնած է նախկինում Ռ):Ջերմաստիճանի բարձրացումը տանում է դեպի Զ.նվազում է:

?Բայց հավասար > ?Բայց անհավասար

Q \u003d?U + a,

A \u003d Q -?U,

A \u003d T (S 2 - S 1) - (U 2 - U 1),

A \u003d F 1 - F 2 \u003d - -?Զ,

Բայց հավասար = – ?Զ -

isochloro-isothermal ներուժի ֆիզիկական նշանակությունը:

Իսաքլորո-իզոթերմային ներուժի վերացումը հավասար է այս գործընթացում համակարգի արտադրած առավելագույն շահագործմանը. Զ -Ինքնաբուխ գործընթացի հրահանգի չափանիշը Մեկուսացված համակարգ, Ինքնաբուխ գործընթացի համար. Af t g.< 0.

Ոչ խթանող գործընթացի համար. Զ t, v\u003e 0. Հավասարակշռության գործընթացի համար. Զ t, v= 0.

?F v, t? 0.

Ինքնաբուխ գործընթացներում իզոքորյան-իզոթերմային ներուժը կրճատվում է, եւ երբ այն հասնում է իր նվազագույն արժեքի, տեղի է ունենում հավասարակշռության պետություն (Նկար 4):

ՆկՂ չորս

2 - ոչ գովազդային գործընթաց;

3 - հավասարակշռության գործընթաց:

Իզոբարական իզոթերմային ներուժ.

1) Գ (p, t \u003dconst), Gibbs Energy

G \u003d u - ts + pv \u003d h - ts \u003d f + pv,

?Q \u003d du - pdv + a?

?Ա? \u003d Q - du - pdv,

?Ա? Մեծ \u003d T (S 2 - S 1) - (U 2 - U 1) - p (v 2 - v 1),

?Ա? Մեծ \u003d (U 1 - ts 1 + pv 1) - (U 2 - TS 2 + PV 2) \u003d G 1 - G 2 \u003d -?Գ,

U - ts + pv \u003d g,

Ա? Մեծ = – ?Գամասեղ

Isobaro-isothermal գործընթացի շահագործումը հավասար է իզոբարո-իզոթերմային ներուժի նվազմանը `այս գործառույթի ֆիզիկական նշանակությունը.

2) Գործառույթը լիարժեք դիֆերենցիալ, մեկ գնահատված, վերջավոր, շարունակական է:

G \u003d u - ts + pv,

dG \u003d DU - TDS - SDT + PDV + VDP,

dG \u003d TDS - PDV - TDS - SDT + PDV + VDP,

dG \u003d -SDT + VDP,

Temperature երմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է այն փաստի, որ իզոբարական իզոթերմային ներուժը կրճատվում է, նախորդվից ի վեր Ս.Այն «մինուս» նշան է: Ճնշման բարձրացումը հանգեցնում է այն փաստի, որ իզոբարո-իզոթերմային ներուժը մեծանում է, նախորդվից ի վեր Վ.Կա նշան «Plus»;

3) ԳամասեղՈրպես մեկուսացված համակարգում վերամշակման չափանիշ:

Ինքնաբուխ գործընթացի համար. (? Գամասեղ) Պ, տ.< 0. Для несамопроизвольного процесса: (?Գամասեղ) Պ, տ.\u003e 0. Հավասարակշռության գործընթացի համար. (?Է) p, t \u003d 0

?G (p, t)? 0.

Ինքնաբուխ գործընթացներում իզոբարո-իզոթերմային ներուժը կրճատվում է, եւ երբ այն հասնում է իր նվազագույնի, հավասարակշռության վիճակը տեղի է ունենում:

ՆկՂ հինգ

որտեղ 1-ը ինքնաբուխ գործընթաց է.

2 - հավասարակշռության գործընթաց;

3 - ոչ գովազդային գործընթաց:

Աշխատում է հաշվին: ԴուԵվ Հ..

Հակակողային գործոններ:Enthalpy գործոնը բնութագրում է մոլեկուլների ներգրավման ուժը: Ներդրման գործոնը բնութագրում է մոլեկուլների տարանջատման ցանկությունը:

Enthalpy - Ն.Ներքին էներգիա - Դու

H \u003d u + pv,

dH \u003d DU + PDV + VDP,

U \u003d ts - pv,

du \u003d TDS - SDT + PDV + VDP,

dH \u003d -PDV + PDV + VDP; U \u003d TDS + VDP:

ՆկՂ 6.

որտեղ 1-ը ինքնաբուխ գործընթաց է,

2 - ոչ գովազդային գործընթաց,

3 - հավասարակշռության գործընթաց

(DH) p, t? 0,

(Du) s, t? 0.

Gibbs - Helmholtz հավասարումներ - Աշխատանքի առավելագույն հավասարումներ.

Նրանք թույլ են տալիս կապ հաստատել հավասարակշռության գործընթացի առավելագույն աշխատանքի եւ ոչ հավասարակշռության գործընթացի ջերմության միջեւ

helmholts հավասարումը (հավասարման պարտադիր գործառույթներ) Զ.մի քանազոր Գամասեղ

gibbs հավասարումը (հավասարման պարտադիր գործառույթներ) Զ.մի քանազոր Գամասեղիրենց ջերմաստիճանի ածանցյալներով):

ClauSius-Klapairone Equation

Այն թույլ է տալիս կիրառել թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը փուլային անցումներին: Եթե \u200b\u200bհաշվարկեք այն գործընթացները, որոնցում կատարվում է միայն ընդլայնումը, ապա ներքին էներգիայի փոփոխությունը

U 2 - U 1 \u003d T (S 2 - S 1) - p (v 2 - v 1),

(U 1 - TS 1 + PV 1) \u003d (U 2 - TS 2 + PV 2),

G 1 \u003d g 2 -Հավասարակշռության պայմաններում:

Ենթադրենք, որ նյութի 1 մոլը տեղափոխվում է առաջին փուլից մինչեւ երկրորդ:

Ես փուլ եմ => dG 1 \u003d v 1 DP - S 1 DT.

II փուլ => dG 2 \u003d v 2 DP - S 2 DT,հավասարակշռության մեջ dG 2 - DG 1 \u003d0

dG 2 - DG 1 \u003d DP (V 2 - V 1) - DT (S 2 - S1) -

Պայմանական հավասարակշռություն չկա,

Որտեղ dP / DT -temperature երմաստիճանի ճնշման գործակից,

Որտեղ ? FP- ն փուլային անցման շոգն է:

clauSius-Klapairone հավասարումը, հավասարման դիֆերենցիալ ձեւը:

Հավասարակսելը սահմանում է փուլի անցման, ճնշման, ջերմաստիճանի եւ մոլագործի ծավալի փոփոխության միջեւ եղած կապը:

Կլաուսի-Կլապիրոնի հավասարման էմպիրիկ ձեւը:

ՆկՂ 7

ՆկՂ ութ

ClauSius-Klapairone Equation- ի ուսումնասիրությունների փուլային անցում: Փուլային անցումները կարող են լինել I սեռը եւ սեռը:

Ես բարի եմ - բնութագրվում է իզոբարական ներուժի հավասարությամբ եւ փոփոխություններով Ս.մի քանազոր Վ.

Ժենքը բնութագրվում է իզոբարական ներուժի հավասարությամբ, էնդոպիայի հավասարությունը եւ մոլարի ծավալի հավասարությունը:

Ես բարի եմ -? Գամասեղ= 0, ?Ս.? 0, ?Վ.? 0.

II բարի -? Գամասեղ= 0, ?Ս.= 0, ?Վ.= 0.

Track անկացած շրջելի շրջանաձեւ գործընթացի համար ջեռուցվող ջերմության հանրահաշվական գումարը զրո է:

Այս ինտեգրումը պետության միանշանակ գործառույթի դիֆերենցիալ է: Ներկայացվեց այս նոր հատկությունը Կլախիուս 1865-ին եւ անունով Entropy - Ս.(հունարենից: "Փոխակերպում").

Այլ պայմաններում ցանկացած համակարգ ունի բոլորովին սահմանված եւ միայն Entropy- ի ամբողջ արժեքը, ինչպես հստակ եւ միայն իմաստը P, v, tեւ այլ հատկություններ:

Այսպիսով, Entropy- ն արտահայտվում է հավասարման միջոցով.

Որտեղ S -Սա այն պետությունների գործառույթն է, որի փոփոխությունը dSV.Գումարի մեջ ջերմության անցման շրջադարձային իզոթերմային գործընթաց Գ.հավասար է գործընթացի ջերմությանը:

Անկախ փոփոխականներով Դու(ներքին էներգիան) կարելի է նշել Դու Vn i. Վ.(ծավալը), կամ Ժլատ(ճնշում) եւ Ն.(Enthalpy): Entropy- ը բնութագրական գործառույթ է: Բնութագրական գործառույթներ - Համակարգի կարգավիճակի գործառույթներ, որոնցից յուրաքանչյուրը իր ածանցյալները օգտագործելիս հնարավորություն է տալիս բացահայտ արտահայտել համակարգի այլ ջերմոդինամիկ հատկություններ: Հիշեցնենք, որ իրենց հնգյակի քիմիական ջերմոդինամիկայում.

1) ISOBARO-ISOTHERMAL ներուժ (GIBBS ENERGY) Անկախ փոփոխականներով T, R.եւ բաղադրիչներից յուրաքանչյուրի խալերի քանակը Եվ;

2) isochloro-isothermic ներուժ (Helmholtz Energy) անկախ փոփոխականներով T, v, n i;

3) ներքին էներգիան անկախ փոփոխականներով. S, v, n i;

4) Անկախ փոփոխականների հետախուզական. S, p, p i;

5) Անկախ փոփոխականներով N, p, n i. .

Մեկուսացված համակարգերում (U.մի քանազոր V \u003d.Շրջանակ) անդառնալի գործընթացներով, ընդՐռոտ համակարգը մեծանում է, dS\u003e0; Հետադարձելիությամբ - չի փոխվում. dS \u003d.0.

Հաղորդակցման Entropy այլ ջերմոդինամիկ պարամետրերով

Որպեսզի ներգրավման օգտագործման հետ կապված հատուկ առաջադրանք լուծելու համար անհրաժեշտ է սահմանել դրա եւ այլ ջերմոդինամիկական պարամետրերի փոխհարաբերությունները: Հավասարումը dS \u003d.?Q / T.Համակցված? Q \u003d du + pdvԵվ Q \u003d DH - VDPՏալիս է հավասարումներ.

du \u003d tds - pdv,

dH \u003d TDS + VDP:

Վերականգնելով հավասարումը.

ֆունկցիոնալ կախվածության հետ կապված ? (T, V, S) \u003d0, մենք ստանում ենք

Այժմ մենք կգտնենք Entropy- ի կախվածությունը հավասարումներից ջերմաստիճանի վրա.

Սրանք այդ կախվածությունից են.

Այս երկու հավասարումներն են ընդհանուր հարաբերությունների գրեթե կարեւորագույն հատուկ դեպքերը.

TDS \u003d CDT:

Օգտագործելով տարբեր կախվածություններ, կարող եք բխել այլ հավասարումներ, որոնք կապում են ջերմոդինամիկ պարամետրերը:

Ինքնաբան- Այն գործընթացները, որոնք ինքնին գնում են, նրանք աշխատանք չեն ծախսում, իրենք իրենք կարող են արտադրել այն (լեռներում քարերի տեղաշարժը, լեռներում, նատրիումի բարձր արագությամբ), եւ ջրածինը բառացիորեն «ցատկում է» ջուր

Ոչ հետախուզող- գործընթացներ, որոնք չեն կարող ինքնուրույն գնալ, աշխատանքն անցնում է նրանց վրա:

Հավասարակշռությունը բաժանվում է կայուն, անկայուն եւ անտարբեր:

Thermodynamics- ի երկրորդ օրենքի պաշտոնում:

1. Կլաուսոսի պաշտոնաթողություն. «Ավելի քիչ ջեռուցվող մարմնի վրա ջերմության անցում չի կարող լինել:

2. Tomson- ի փոստային. «Ամենացուրտ մարմնի ջերմությունը չի կարող ծառայել որպես աշխատանքի աղբյուր»:

Caro-Clausius theorem:«Նույն ջեռուցիչի մասնակցությամբ կարնոյի ցիկլը կատարող բոլոր հետադարձելի մեքենաները նույն արդյունավետությունն ունեն, անկախ աշխատանքային մարմնի տեսակից»:

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի վերլուծական արտահայտություններ:

1. Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի դասական հավասարումը

Որտեղ Q / T -կրճատված ջերմություն;

Q 1 / t 1 -Կրճատված ջերմային ջեռուցիչը.

Q 2 / t 2 -Սառնարանի կրճատված ջերմությունը.

Q 1 / t 1 \u003d Q 2 / T 2 -he եռուցման եւ սառնարանների ջերմության հավասարություն: Սա ջերմոդինամիկայի երկրորդ հավասարությունն է:

Եթե \u200b\u200bմենք զիջում ենք ադիաբատներին շատ կարնոյի ցիկլեր, ապա մենք ստանում ենք

Սա Carno- ի անսահման փոքր ցիկլի համար ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի երրորդ հավասարությունն է:

Եթե \u200b\u200bգործընթացը վերջնական է, ապա

Սա ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի չորրորդ հավասարությունն է

Եթե \u200b\u200bգործընթացը փակ է, ապա

Սա Thermodynamics- ի երկրորդ օրենքի հինգերորդ հավասարությունն է `հետադարձելի գործընթացի համար:

Ինտեգրալ փակ եզրագծի վրա `կլաուսի դեգրալ:

Անդառնալի գործընթացով.

ther երմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի վեցերորդ հավասարումը կամ կլաուսի հավասարումը, հետադարձելի գործընթացի համար զրոյական է, անշրջելի գործընթացի համար այն 0-ից պակաս է, բայց երբեմն այն կարող է ավելի մեծ լինել:

Սա ջերմաչափականության երկրորդ օրենքի յոթերորդ հավասարությունն է: Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը `աճի օրենքը Ս.

S \u003d k.Լ Կ.

S \u003d k.Լ -

Սա Boltzmann բանաձեւ է,

Որտեղ S -entropy- ը անկարգությունների համակարգի աստիճան է.

կնիկԲոլցմանի կայուն;

-Մակրո-տողերի համակարգի ջերմոդինամիկ հավանականությունը:

Թերմոդինամիկ հավանականություն- Այս համակարգի միկրոդասների քանակը, որի միջոցով կարող եք իրականացնել այս համակարգի համակարգը (P, t, v):

Եթե W \u003d.1, Տ. S \u003d.0, բացարձակ զրոյական -273 ° C ջերմաստիճանում, բոլոր տեսակի շարժումները դադարեցված են:

Թերմոդինամիկ հավանականություն- Սա է այն եղանակների քանակը, որով կարող են բաժանվել ատոմներն ու մոլեկուլները:

Գրքի բժշկական ֆիզիկայից Հեղինակ Podcolzina vera Aleksandrovna

25. Թերմոդինամիկայի երկրորդ սկիզբը: Entropy Կան ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի մի քանի ձեւակերպումներ. Heat երմությունն ինքնին չի կարող մարմնից ավելի փոքր ջերմաստիճան տեղափոխել ավելի մեծ ջերմաստիճան (կլամուսի ձեւակերպում), կամ մշտական \u200b\u200bշարժիչը անհնար է

Ֆիզիկական քիմիայից գրքից. Դասախոսությունների ամփոփում Berezovchuk- ի եւ In

29. Կենսաբանական թաղանթներում ֆիզիկական գործընթացները բջիջի կարեւոր մասն է կենսաբանական մեմբրանները: Դրանք կուտակում են միջավայրից վանդակը, պաշտպանում են այն վնասակար արտաքին ազդեցություններից, վերահսկում են բջջայինի եւ դրա միջավայրի միջեւ նյութափոխանակությունը

Գիրքից `փաստերի նորագույն գիրքը: Հատոր 3 [ֆիզիկա, քիմիա եւ տեխնոլոգիա: Պատմություն եւ հնագիտություն: Miscellanea] Հեղինակ Կոնդրաշով Անատոլի Պավլովիչ

3. Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը: Կալորիական գործակիցներ: CP- ի եւ CV- ի միջեւ հաղորդակցությունը ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքի ձեւակերպման միջեւ .1. Մեկուսացված համակարգում էներգիայի ընդհանուր մատակարարումը մնում է կայուն 2: Էներգիայի տարբեր ձեւեր միմյանց մեջ են մտնում խստորեն համարժեքով

Ռազմական նպատակներով «Ատոմային էներգիա» գրքից Հեղինակ Սմիթ Հենրի Դեւոլֆ

2. Էլեկտրոդի գործընթացներ Էլեկտրոդի գործընթացներ. Էլեկտրոդի եւ լուծման միջեւ սահմանի սահմանի լիցքավորման հետ կապված գործընթացներ: Կաթոդիկ գործընթացները կապված են ռեակտիվ նյութի, անոդիկների, ռեակտիվ նյութի, անոդիկների վերականգնման հետ վերականգնման հետ, anodic նյութի օքսիդացումով եւ

Գրքից ֆիզիկայի պատմության ընթացքը Հեղինակ Ստեփանովիչ Կուդրիավցեւի Պավել

3. Գալվոտեխնիկայի կաթոդոդիկ եւ անոդիկ գործընթացները Գալվոտեխնիկական բնագավառներում հիմնական գործընթացները վերականգնումն ու անկում են: Քաթի վրա - վերականգնում, որտեղ Քաթը կաթոդ է: Անվանում է, որտեղ անոդ է: Elektroliz H2O. Կաթոդիկ ռեակցիաներ Վերջին արձագանքը շարունակվում է

Գրքի լազերային պատմությունից Հեղինակ Bertolotti Mario

4. Ստոկաստիկ գործընթացներ եւ ինքնակազմակերպման համակարգեր Ստոկաստիկ գործընթացներ եւ ինքնակազմակերպման համակարգեր էլեկտրաքիմիական սիներգետիկների ուսումնասիրության առարկա են: Նման գործընթացներ են լինում բոլոր ոլորտներում. Լամինարից անցում դեպի տրջանցային գործընթաց,

Հավերժական շարժիչից `առաջ եւ հիմա: Ուտոպիա - Գիտություն, գիտությունից `դեպի Ուտոպիա Հեղինակ Բրոոդենս Վիկտոր Միխայլովիչ

Դասախոսություն թիվ 15. Երրորդ ջերմոդինամիկ օրենքը քիմիական հարազատության հայեցակարգը: Հայտնի է, որ շատ նյութեր հեշտությամբ եւ արագորեն արձագանքում են միմյանց հետ, այլ նյութեր արձագանքում են դժվարությամբ, իսկ մյուսները չեն արձագանքում: Դրա հիման վրա ենթադրվում էր, որ նյութերի միջեւ կա

Գրքից 4. կինետիկա: Ջերմություն: Ձայն Հեղինակ Feynman Richard Phillips.

Հնաոճից մինչ օրս մեխանիկայի գրքից Հեղինակ Գրիգորյան Աշոտ Տիգրանովիչ

Կասկադ եւ համակցված գործընթացներ 9.32: Իզոտոպները տարանջատելու բոլոր վիճակագրական մեթոդներով `90% կամ ավելի М35 կամ դեուկի պարունակող նյութ ձեռք բերելու համար անհրաժեշտ է բազմաթիվ հաջորդական տարանջատման քայլեր: Եթե \u200b\u200bհոսքը շարունակաբար շարժվում է մեկ փուլից

Հեղինակի գրքից

Թերմոդինամիկայի առաջացումը եւ զարգացումը: Carno, եթե XVIII դարում: Ֆիզիկայում (բացառությամբ մեխանիկայի), փորձը գերակշռում էր, ուստի ֆիզիկոսները որոշվում էին որպես գիտություն «բոլորի մասին, որ կարող է իմանալ փորձի միջոցով», ապա XIX դարում: Պատկերը սկսում է փոխել: Փորձարարական ֆիզիկա

Հեղինակի գրքից

Ther երմոդինամիկայի երկրորդ սկիզբը ջերմային ճարտարագիտության առաջընթացը ոչ միայն խթանում է պահպանման եւ շրջադարձային էներգիայի օրենքի բացումը, այլեւ առաջ շարժվել է ջերմային երեւույթների տեսական ուսումնասիրությունը: Նշվել են հիմնական հասկացությունները, ստեղծվել է ջերմության տեսության աքսիոմատիկացում,

Հեղինակի գրքից

1959-ի սեպտեմբերին երկրորդ հիմնարկ պետական \u200b\u200bլազերը քաղաքում կազմակերպեց «Quantum Electronics - ռեզոնանսային երեւույթներ» գիտաժողովը, չնայած լազերը դեռ չի ստեղծվել, ոչ ֆորմալ քննարկումների մեծ մասը կենտրոնացած էր լազերների վրա: Պետրոսը մասնակցում էր այս համաժողովին

Հեղինակի գրքից

Գլուխ երեք. PPM-2- ի եւ ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի գաղափարը, ովքեր չեն հասկանում սկզբունքները բոլոր տրամաբանական ամբողջականության եւ հաջորդականության մեջ, ոչ միայն supbo- ի գլխում, այլեւ անհեթեթությունների դեպքերում: Ն. Գ.

Հեղինակի գրքից

Հեղինակի գրքից

Գլուխ 45 Թերմոդինամիկայի օրինակներ § 1. Ներքին էներգիա 2. Ծրագրեր 3. Clausius Equation -Climon§ 1. Ներքին էներգիան անհրաժեշտ է բիզնեսի համար ջերմուժագիտություն: Այս գրքում, այնուամենայնիվ, մենք չենք

Հեղինակի գրքից

Ix Մեխանիկա Ռուսաստանում XIX- ի վաղաժամկետ XX- ի երկրորդ կեսին