Карно вторая

В основе второго начала термодинамики лежит невозможность самопроизвольного перехода тепла от холодного тела к горячему. Это положение впервые было ясно сформулировано М. В. Ломоносовым в 1747 г. В своем труде Размышление о природе теплоты и холода М. В. Ломоносов писал .. . холодное тело В, погруженное в (теплое) тело А, не может воспринять большую степень теплоты, чем какую имеет Л . По Карно, второму началу термодинамики можно дать следующую математическую формулировку [c.17]

Сади Карно, Второе начало термодинамики, Гостехтеоретиздат, 1934. [c.169]

ЦИКЛ КАРНО. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ [c.210]

Второе начало термодинамики говорит о том, что самопроизвольно теплота передается от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой и никогда наоборот. Получение же холода связано как раз с передачей теплоты от менее нагретого тела к более нагретому, т. е. с переносом теплоты с низшего температурного уровня на высший. Такой перенос возможен только с затратой работы. В качестве переносчика теплоты с низшего температурного уровня на высший используется специальное рабочее вещество-хладагент, совершающее круговой процесс. Идеальным круговым процессом является обращенный цикл Карно (рис. 39). [c.121]

Путем исследования цикла Карно с использованием второго закона термодинамики могут быть доказаны две важные теоремы, из которых можно найти количественный критерий направления процесса. [c.81]

Первая теорема. Карно и Клаузиус доказали теорему о том, что КПД тепловой машины, работаюшей по обратимому циклу, не зависит от природы рабочего тела и его состояния, а зависит только от температур нагревателя и холодильника. Эта теорема доказывается путем логического обсуждения работы двух сопряженно работающих тепловых машин. Пусть первая из машин работает в прямом (1), а вторая (2) в обратном направлении. [c.88]

Вторая теорема. Теорема Карно позволяет определить су-шествование новой термодинамической функции, функции состояния системы — энтропии. Теорема гласит КПД тепловой машины, работаюшей по обратимому циклу Карно, выше КПД тепловой машины, работающей по любому круговому циклу между одними и теми же нагревателем и холодильником (при одной и той же разности температур АТ). [c.89]

Работа в основном представляла собой объединение принципа энергии и принципа Карно и содержала предпосылки для формулировки второго закона термодинамики. По мнению Гиббса — крупнейшего термодинамика последующего времени,— эта статья знаменует собой эпоху в истории физики и является началом термодинамики как науки. [c.12]

Лекция 12. Обратимые и необратимые процессы, циклы. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термодинамики, необратимый цикл Карно. [c.164]

Авторы отказались от традиционного изложения второго начала термодинамики на основе рассмотрения обратимо работающего цикла Карно. По мнению авторов, принцип Каратеодори об адиабатной недостижимости некоторых состояний позволяет значительно логичнее, проще и яснее обосновать второе начало, чем рассмотрение цикла Карно. [c.4]

Вывод о недостаточности первого начала термодинамики для определения направления и предела протекания процессов привел к установлению второго начала термодинамики. Второе начало термодинамики, так же как и первое начало, является постулатом, обобщением опытных данных. Доказательством второго начала может служить то, что все выводы, вытекающие из него, до сих пор всегда находили подтверждение на опыте. В 1824 г. С. Карно установил основные положения второго начала термодинамики. В середине XIX в. Клаузиус, Томсон и Максвелл показали, что второе начало термодинамики — один из наиболее общих законов природы . [c.109]

Работа холодильных машин основана на том, что от охлаждающей среды отнимается тепло и передается телу с более высокой температурой (воде или воздуху), т. е. происходит переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому. Согласно второму началу термодинамики такой переход возможен только при дополнительной затрате работы извне и достигается осуществлением обратного кругового термодинамического процесса или холодильного цикла. В качестве такого холодильного цикла принят обратный цикл Карно, который осуществляется с помощью рабочего тела, называемого холодильным агентом (хладагентом). [c.373]

Подобно тому, как в первом законе используется функция состояния — внутренняя энергия и, второй закон в форме, предложенной Клаузиусом, оперирует новой функцией состояния — энтропией 5. К понятию энтропии можно подойти, доказав теорему, что любой замкнутый обратимый цикл можно разбить на бесконечно большое число бесконечно малых циклов Карно. Эта теорема была доказана Клаузиусом, в результате чего дано аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых процессов [c.94]

Чтобы получить математическое выражение второго начала термодинамики, следует более детально рассмотреть действия идеальной тепловой машины. Идеальной тепловой машиной мы называем такую машину, которая работала бы без трения и без потерь теплоты. В ней рабочим телом является идеальный газ. Работа машины основана на принципе обратимого термодинамического цикла, называемого циклом Карно. [c.66]

Экспериментально установлено, что если различные виды работы могут быть полностью обращены в теплоту и в идеальном случае могут полностью переходить друг в друга, то обратное преобразование невозможно, так как только некоторая часть теплоты превращается в работу при циклическом процессе. Здесь речь идет о закрытой системе, совершающей круговой термодинамический процесс, а не о единичном акте, так как в последнем случае согласно принципу эквивалентности преобразование тепла в работу можно произвести полностью. Такая система является, по сути дела, или тепловой машиной (система суммарно производит работу над источником работы), или холодильной машиной (источник работы суммарно производит работу над системой). Поэтому неудивительно, что изучение вопросов, связанных со вторым началом термодинамики, исторически обязано исследованию принципа действия тепловых машин, назначение которых состоит в превращении тепла в работу. В фундаментальном труде французского инженера Сади Карно Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу (1824) сделана первая, еще весьма несовершенная попытка сформулировать второе начало термодинамики. В труде Карно рассматриваются три основных вопроса 1) необходимое условие для преобразования теплоты в работу 2) условие, при котором трансформация теплоты в работу может достигнуть максимального эффекта 3) зависимость коэффициента полезного действия тепловой машины от природы рабочего вещества. В труде Карно был сделан совершенно правильный вывод, что коэффициенты полезного действия всех обратимых тепловых машин одинаковы и не зависят от рода работающего тела, а только от интервала предельных температур, в котором работает машина. [c.88]

Как видно из равенства (1У.ЗО), коэффициент полезного действия теплового обратимого процесса измеряется отношением разности крайних температур течения процесса к абсолютной температуре источника. Это равенство позволяет сформулировать основную теорему второго начала термодинамики, известную как теорема Карно—Клаузиуса коэффициент полезного действия кругового обратимого процесса не зависит от рода веш ества. совершающего этот процесс, но зависит от начальной и конечной температур. [c.103]

Соотношение (IV,36) определяет коренной момент в толковании второго начала термодинамики и в развитии термодинамики в целом. Величайшая заслуга Клаузиуса заключается не только в том, что он ввел понятие энтропии, но и в том, что он опроверг гипотезу о неразрушимом теплороде и вывел выражение для КПД цикла Карно. [c.105]

Принцип недостижимости абсолютного нуля. Важнейшим следствием третьего начала термодинамики является недостижимость абсолютного нуля. Принцип недостижимости абсолютного нуля был сформулирован Нернстом в 1912 г. Попытаемся воспроизвести ход рассуждений Нернста. Проведем цикл Карно в интервале между, скажем, комнатной и более низкой температурой. При этих условиях можно получить некоторое количество работы, но так как для нашей цели необходимо отбирать теплоту от источника теплоты с более низкой температурой, то цикл непригоден для производства работы. Однако если мы можем достигнуть абсолютного нуля и использовать его как наинизшую температуру цикла, то тогда согласно второму началу источник теплоты с этой температурой совсем не получит теплоты. Мы имеем, таким образом, систему, которая получает теплоту при более высокой температуре и превращает все количество теплоты в работу. Но тогда подобная машина окажется вечным двигателем второго рода. Чтобы избежать этого следствия, Нернст постулировал невозможность достижения абсолютного нуля. Нернст полагал, что доказал эту теорему на основании исчезновения теплоемкостей при абсолютном нуле и второго начала. [c.189]

Вопрос о том, чему равно т , впервые был сформулирован и решен французским ученым С. Карно еще в 1824 г. Во второй половине XIX в. Р. Клаузиус и В. Кельвин, опираясь на теорему, доказанную С. Карно, сформулировали второй закон термодинамики. Так как в данном курсе изложение химической термодинамики не соответствует ходу ее исторического развития и второй закон термодинамики обосновывался без использования теоремы Карно, то доказательство этой теоремы будет проведено на основании второго закона. [c.64]

Первооткрывателем второго начала термодинамики считается С. Карно, который исследовал условия превращения теплоты в работу (1824) и сделал вывод, что в тепловых машинах количество теплоты, полученное от источника теплоты, не может полностью переходить в работу часть ее передается холодильнику. Если обозначить теплоту, полученную от источника, а (З2 — теплоту, отданную холодильнику, то разность Ql — Q2 представляет собой теплоту, превращенную в работу 11 . Коэффициент полезного действия г можно выразить равенством [c.35]

Коэффициент полезного действия тепловой машины не зависит от природы рабочего тела, а определяется только интервалом температур (теорема Карно— Клаузиуса). Эту теорему связывают с формулировкой второго закона термодинамики и выражают математически [c.35]

Второй закон термодинамики возник на основе изучения принципов действия тепловых машин, назначение которых состоит в превращении теплоты в работу. Основоположником здесь является французский военный инженер С. Карно, опубликовавший в 1824 г. небольшую популярную книгу Размышления о движущей силе огня . [c.67]

Сказанное выше, в том числе и формулу (И 1.5), можно рассматривать как формулировку второго закона. Исторический парадокс заключен в появлении этой формулировки раньше закона сохранения энергии и первого закона термодинамики. Дело в том, что Карно и Клапейрон придерживались теории теплорода, согласно которой теплота представляет собой особую невесомую жидкость — теплород, содержащуюся в телах в большем или меньшем количестве, — это и определяет температуру тела. В этом представлении, во-первых, содержался закон сохранения, так как жидкость считалась неуничтожимой. Во-вторых, работа могла совершаться теплородом только при перетекании его от более нагретого тела к менее нагретому, т, е, как бы от большего уровня к меньшему — аналогично перетеканию воды в сообщающихся сосудах. [c.68]

Почему в формулировках Клаузиуса и Кельвина речь идет о круговом процессе — действуя посредством кругового процесса Потому что, например, при однократном расширении идеального газа по изотерме 1—2 (рис. П1.3) в принципе возможно поЛное превращение теплоты в работу [вспомните соотношение (П.33), где Qt= Ат. Но нельзя бесконечно расширять газ, и для повторения операции получения второй и т. д. порций работ необходимо будет его сжать. Если сжимать газ при той же температуре Ti, т. е. по изотерме 2—1 (рис. П1.3), не получится выигрыша работы. Поэтому в цикле Карно газ из состояния 2 расширяют адиабатически до состояния 3, снижая его температуру до T a. Сжатие при T a требует затраты меньшей работы [формула (П.33)1, а поэтому в целом и получается выигрыш работы, равный площади цикла 1 2 3 4. [c.69]

Рис. III.6. К доказательству эквивалентное формулировок второго закона Клаузиуса и Кельвина — Карно

С. Карно, В. Томсон-Кельвин, Р. Клаузиус, Л. Больцман. М. Смолуховский. Второе начало термодинамики. Сборник работ. М. —Л, ГТТИ, 1934. [c.337]

Переход теплоты от горячего тела к холодному необратим. Поэтому приращение количества теплоты в системе, происходящее при низкой температуре, более необратимо, чем при высокой температуре. Действительно, используя систему, где произошел второй процесс, в качестве теплоотдатчика, а ту систему, где имело место изменение при более низкой температуре, в качестве теплоприемника (при условии, что обе системы изолированы от внешней среды), можно совершить между ними цикл Карно и получить некоторую работу. В то же время процесс при прочих равных условиях тем более необратим, чем больше передается теплоты, так как не только теплота переходит от высшего уровня к низшему, но и все виды энергии гри всяком процессе стремятся перейти в теплоту, что также необратимо. Если сопоставить эти рассуждения с уравнениями, определяющими Л5, то утверждение, что энтропия является мерой необратимости процесса, станет очевидным. [c.87]

Энтропия. Математическое выражение второго закона термодинамики. Наиболее полезной для физико-химических целей является формулировка второго закона, связывающая самопроизвольность процесса с ростом энтропии. К ней ведет рассмотрение вопроса о теоретической полноте превращения теплоты в работу в обратимом цикле Карно. [c.91]

Второе начало термодинамики. Сади Карн о—В. Т о м с о н-К е л ь- [c.597]

Все термодинамические способы повышения степени рекуперации тепловой энергии в узлах теплообмена и ТС в целом определяются вторым законом термодинамики [7,20-24] идельаные обратимые процессы протекают без изменения энтропии, в то время как в реальных, необратимых процессах, она возрастает. Наиболее отчетливо это видно из анализа идеального цикла Карно, в котором возможно максимальное превращение имеющегося тепла в работу. Если обозначить количество тепла при температуре потока Т через Ц, а -температура окружающей среды, то теоретически максимально возможное количество работы А, получаемое в цикле Карно, равно Q (Т -Т )/Т . Величина TQ/TJ - часть тепла, которое рассеивается в атмосферу (рис. I). Зависимость цикла Карно от температуры =(Т]--Тд)/Т представлена на рис. 2. Из изложенного вытекает несколько важных термодинамических предпосылок, учет которых при синтезе оптимальных ресурсосберегающих ТС позволяет обеспечивать их высокую эффективность. [c.38]

Естественно, что и до этого времени был получен целый ряд выдающихся результатов, на базе которых развивались те или иные разделы физической химии. Можно перечислить некоторые из них открытие адсорбции газов (К. Шееле — в Швеции, 1773 г., Ф. Фонтана — во Франции, 1777 г.), адсорбции из растворов (Т. Е. Ловиц — в России, 1785 г.) открытие каталитических реакций и установление представлений о катализе (Г. Дэви и Л. Тенар — в Англии, И. Берцелиус — в Швеции, начало XIX в.) открытие гальванических элементов и исследование переноса тока в электролитах, открытие электролиза (Л. Гальвани, А. Вольта — в Италии, В. В. Петров, К. Грот-гус — в России, Г. Дэви, М. Фарадей — в Англии, конец XVIII в. — начало XIX в.) исследование теплоты химических реакций (А. Лавуазье, П. Лаплас — во Франции, 1779—1784 гг., Г. Гесс — в России, 1836—1840 гг.) открытие первого и второго законов термодинамики (С. Карно — во Франции, Р. Майер, Г. Гельмгольц, Р. Клаузиус — в Германии, Дж. Джоуль, В. Томсон— в Англии, середина XIX в.) и последующее развитие тер-модинамического учения о химическом равновесии (К. Гуль-берг и П. Вааге —в Норвегии, Гиббс —в США). [c.7]

Рассмотрим две машины, работающие по циклу Карно при температурах нагревателя 7, и теплоприемника Га (ТхУТ ). Пусть в первой машине рабочим телом является идеальный газ, а во второй — любое другое вещество (рис. 2.15). Подберем условия так, чтобы Qi=Ql. [c.59]

Кроме того, оно может быть использовано для получения абсолютной термодинамической шкалы температур. Действительно, если рассмотреть тепловую мап1ину, работающую по циклу Карно при постоянной температуре теплоприемника (0г), но при разных температурах нагревателя (0 ), то полученную от нагревателя теплоту можно рассматривать как термометрическое свойство. Из второго закона следует, что коэффициент полезного действия должен быть функцией температур нагревателя и теплоприемника т)=/(01,02). Для создания температурной шкалы надо выбрать вид этой [c.60]

В более позднее время, когда от теории теплорода пришлось окончательно отказаться, возникла необходимость переосмысливания представлений Карно-Клапейрона. Это было сделано Р. Клаузиусом (1850) и Кельвиным (В. Томсон) (1851), Соответственно известны две формулировки второго закона, которые называются классическими. [c.68]

Формулировки второго закона Р. Клаузиуса и Кельвина—Карно эквивалентны. Представим себе еще раз два тепловых резервуара с температурами Т] > связанное с ними устройство анти-Клау-зиус (рис. П1.6), которое предположительно забирает у холодильника Га теплоту Qj и полностью отдаст ее нагревателю Tj. С этими же тепловыми резервуарами связана возможная с точки зрения второго закона тепловая машина. Она подобрана так, что, забирая у нагревателя теплоту Qi, отдает холодильнику количество теплоты Q. , взятое у него устройством анти-Клаузиус . Таким образом, холодильник вернулся в исходное состояние, а результатом действия всего устрой- [c.69]

Справедливость этого положения Клаузиус подтве щими рассуждениями о двух сопряженных машинах положим, что, проведя в одинаковом температурном интервале обратимый цикл Карно с двумя различными телами, удалось бы получить разные к. п, д. (гц и г]2). В таком случае, если машина Карно с большим к.п.д. приводит в движение машину Карно с меньшим к. п. д. (т. е. первый цикл проводится в прямом направлении, а второй — в обратном), то энергия переходит от холодного тела к горячему без какой-либо компенсации, т. е. совер- [c.78]