Количества работы и теплоты в процессах

Из приведенного примера следует, что работа является одной из форм передачи энергии от системы к окружающей среде и наоборот, т. е. величина работы есть количественная характеристика переданной энергии. Работа, как и теплота, связана с процессом и не является свойством системы, т. е. функцией состояния. Величина работы зависит от пути процесса. Бесконечно малое количество работы (элементарная работа) б 1/ не является полным дифференциалом. Значение работы, как и теплоты, выражают в джоулях. Наряду со сходными свойствами теплоты и работы между этими понятиями имеется существенное различие. [c.21]

Поверочный расчет теплообменника с известной поверхностью теплопередачи заключается, как правило, в определении количества передаваемой теплоты и конечных температур теплоносителей при их заданных начальных значениях и заданных расходах. Необходимость в таком расчете может возникнуть, например, если в результате проектного расчета был выбран нормализованный аппарат со значительным запасом поверхности, а также при проектировании сложных последовательно-параллельных схем соединения стандартных теплообменников. Поверочные расчеты могут понадобиться также для выявления возможностей имеющегося аппарата при переходе к проектным режимам работы. Предварительно введем понятие о числе единиц переноса для процессов теплообмена. [c.353]

Цикл Карно. Теплоту можно частично превратить в работу при условии, что имеются два тепловых резервуара с различной температурой Ту и Т . В циклическом процессе газ или другое рабочее вещество можно использовать для получения работы таким образом, чтобы единственным результатом этого процесса был перенос теплоты от одного резервуара к другому и совершение некоторого количества работы. Циклический процесс представляет собой ряд стадий, через которые система возвращается в первоначальное состояние. Так как V тл Н зависят только от состояния системы, то для рабочего вещества в случае циклического процесса Аи— =0 и АЯ=0. Окружающие тела в общем случае не возвращаются в исходное состояние. [c.101]

С аналогичной проблемой приходится встречаться при проведении реакции в любом реакторе без теплообменника. Количество теплоты, выделяемой или поглощаемой во время реакции, пропорционально количеству реагирующих исходных веществ, а следовательно, объему аппарата количество же теплоты, отводимой или подводимой извне, пропорционально поверхности аппарата. Поскольку с увеличением размеров аппарата объем его увеличивается пропорционально третьей степени линейного размера, а поверхность — второй степени, то чем больше аппарат, тем меньшее количество участвующей в обмене теплоты приходится на единицу объема аппарата. С повышением объема системы условия ее работы будут более близки к адиабатическим. В небольших аппаратах легче достигаются изотермические условия проведения процесса. Отсюда следует, что нужно использовать большие аппараты, когда необходимо ограничить внешний теплообмен, и меньшие, когда теплообмен с окружающей средой должен быть интенсивным. [c.404]

Энтропия. Теплоту, как и работу (см. стр. 184), можно определять двумя величинами — фактором интенсивности и фактором емкости. Фактором интенсивности в процессах перехода теплоты является температура, так как возможность и направление самопроизвольного перехода теплоты от одного тела к другому зависят только от соотношения их температур. Для процессов, происходящих при постоянной температуре, количество передаваемой теплоты д должно равняться произведению фактора интенсивности (температуры Т) на фактор емкости, который, очевидно, может быть выражен величиной д Т (эту величину называют приведенной теплотой). Для обратимых процессов эта величина не зависит от пути перехода и всецело определяется начальным и конечным состоянием системы. [c.214]

Согласно закону сохранения при превращении энергии одного вида в системе появляется строго эквивалентное количество энергии другого вида. Энергия при определенных условиях может явиться источником работы. В частном случае источником работы могут явиться внутренняя энергия и теплота процесса, что определяется выражениями [c.81]

Из постоянства запаса внутренней энергии изолированной системы непосредственно вытекает в любом процессе изменение внутренней энергии какой-нибудь системы равно разности между количеством сообщенной системе теплоты и количеством работы, совершенной системой [c.52]

Рассмотрим теперь процесс, состоящий из М циклов второй машины и N обратных циклов первой машины. Этот процесс вполне реален, так как согласно принятому условию первая машина обратима. Когда первая машина действует в обратном направлении, она поглощает количество работы А во время каждого обратного цикла, отдавая теплоту источнику с температурой tl и поглощая теплоту Рг из источника с температурой 2- [c.99]

Необходимо помнить, что количество работы в количестве теплоты определяется характером процесса, совершаемого системой, а распределение внутренней энергии по различным формам зависит только от состояния системы. Приведенные рассуждения особенно наглядно иллюстрируются следующим примером. Пусть обратимый изотермический процесс протекает с убылью внутренней энергии и поглощением тепла. Тогда в соответствии с первым законом термодинамики количество произведенной работы больше убыли внутренней энергии, но разумеется, равно убыли свободной энергии Гельмгольца. Отсюда ясно, что свободную энергию Р нельзя рассматривать как форму или как часть внутренней энергии системы. [c.141]

В любом процессе приращение внутренней энергии системы Аи=и2— У, равно количеству сообщаемой системе теплоты Q минус количество работы А, совершаемой системой [c.26]

Эти два постулата можно объединить в один отрицательный процесс не может быть единственным результатом цикла. Наряду с отрицательным процессом должен идти еще и положительный процесс, который является источником энергии для проведения отрицательного процесса. Отсюда следует, что невозможна периодически действующая машина, которая превращала бы теплоту окружающей среды в эквивалентное количество работы только за счет охлаждения внешней среды. [c.57]

В итоге получается, что, нарушив принцип Каратеодори, мы превратили в циклическом процессе теплоту, получаемую от термостата, в эквивалентное количество работы, что является нарушением второго закона термодинамики (противоречит постулату Томсона). [c.64]

Отсюда в пределе на таком пути количество работы окажется наибольшим. В приведенном примере важно понять следующее разность Аи = 1 2 — и , выражающая изменение внутренней энергии системы, не зависит от пути или способа проведения процесса и определяется только начальным и конечным состояниями системы, которым присущи значения внутренней энергии и 1 . В то же время количества теплоты и работы самым непосредственным образом связаны с путем процесса — они не являются свойствами системы, т. е. [c.31]

На рис. (И 1.4) схематически представлено действие воображаемого устройства, которое условно назовем анти-Клаузиус . Почти одновременно появилась формулировка второго закона, принадлежащая Кельвину (В. Томсону) невозможно сконструировать машину, которая, действуя посредством кругового процесса, будет только извлекать теплоту из резервуара (теплоисточника) и превращать его в эквивалентное количество работы. [c.68]

Иными словами, суммарный итог действия цикла состоит в извлечении из теплового резервуара с температурой теплоты Оса и превращение ее в эквивалентное количество работы, а это невозможно согласно формулировке Кельвина — Карно. Поэтому невозможен и предположенный адиабатический переход ВС, т. е. состояние С недостижимо из В с помощью какого-либо адиабатического процесса. Аналогичным образом можно доказать и эквивалентность принципа Каратеодори формулировке Клаузиуса. [c.71]

По одной из формулировок первого закона термодинамики в любом процессе приращение внутренней энергии Аи = и2—С/1 системы равно количеству сообщенной системе теплоты Q минус количество работы А, совершенной системой, т. е. AU = Q—А. Очень важно, что из трех величин, входящих в это соотношение, только одна — АО однозначно определяется начальным и конечным состояниями системы и не зависит от пути перехода. Это означает, что Р и Л зависят от способа совершения процесса. Поскольку теплота Q связана с изменением энтальпии соотношением Q = —АН, следовательно, ДЯ зависит от пути перехода и закон Гесса к АН не применим. Но это не так. Найдите ошибку в рассуждениях. [c.83]

Обычно работе, совершаемой системой против внешних сил, приписывают положительный знак. Энергия, передаваемая системе благодаря разнице температур, называется теплотой, а изменение температуры системы в таком случае является мерой количества перешедшей теплоты. Однако система может обмениваться теплотой с окружающей средой и без изменения температуры системы, например при химическом или физическом превращении. Так, вода будет плавиться и поглощать теплоту при постоянной температуре, равной ее точке плавления 273,15 К. Химическая реакция также может протекать при постоянной температуре, причем теплота, выделяющаяся или поглощаемая в процессе реакции, передается или заимствуется из окружающей среды. [c.34]

Термодинамический анализ преследует две цели учет степени совершенства термодинамических процессов энергетических установок и указание путей увеличения экономии топлива или электроэнергии, вводимых в установку. Под термодинамическим совершенством следует понимать идеальный (наиболее желательный) эффект тепловых процессов. Так, например, совершенство перехода теплоты в работу определяется получением из этой теплоты максимально возможного (при заданных условиях) количества работы. Из термодинамики известно, что все совершенные процессы обратимы. Так как реальные процессы, как правило, не могут быть совершенными, для них вводится понятие степени совершенства, которое характеризует степень приближения реального процесса к идеальному. Обычно степень совершенства для теплосиловых установок выражается отношением реальной работы к максимально возможной. С увеличением степени совершенства уменьшается удельный расход топлива. [c.185]

Иначе обстоит дело с энергией упругих микроискажений кристаллической решетки, вызванных пластической деформацией тела. Накопленная в результате пластической деформации кристалла энергия упругих искажений решетки превращается в тепло при нагреве выше температуры рекристаллизации и оценивается калориметрическим методом [16]. Количество отведенной теплоты равно изменению энтальпии, так как процесс протекает в изобарных условиях. Поскольку химические реакции обычно идут также в изобарных условиях, термодинамической функцией (мерой максимальной полезной работы химической реакции) здесь является свободная энтальпия — изобарно-изотермический потенциал (термодинамический потенциал). Так как энтропийный член в данном случае пренебрежимо мал, деформационный сдвиг равновесного потенциала может быть вычислен по величине изменения энтальпии, запасенной вследствие пластической деформации тела. [c.24]

Имеются различные формулировки второго закона, которые звучат по-разному, но приводят к одним и тем л<е результатам. Кельвин сформулировал второй закон следующим образом невозможно использовать циклический процесс для превращения в работу теплоты, взятой из теплового источника, без одновременного переноса некоторого количества теплоты от более горячего тела к более холодному. Клаузиус сформулировал второй закон так невозможно использовать циклический процесс для переноса теплоты от более холодного тела к более горячему без одновременного превращения некоторого количества работы в теплоту. Как видно из этих формулировок, исторически развитие представлений [c.49]

Позднее, с открытием и исследованием электрической, лучистой, химТ1ческой и других форм энергии, постепенно в круг рассматриваемых термодинамикой вопросов включается и изучение этих форм энергии. Быстро расширялась и область практического применения термодинамических методов исследования. Уже не только паровая машина и процессы превращения механической энергии в теплоту исследуются на основе.законов термодинамики, но и электрические машины, холодильные машины, компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели. Гальванические элементы, а также процессы электролиза, различные химические реакции, атмосферные явления, некоторые процессы, протекающие в растительных и животных организмах, и многие другие исследуются не только в отношении их энергетического баланса, но и в отношении возможности, направления и предела самопроизвольного протекания процесса в данных условиях. Они исследуются также в отношении установления условий равновесия, определения максимального количества полезной работы, которая может быть получена при проведении рассматриваемого процесса в тех или иных условиях, или, наоборот, минимального количества работы, которое необходимо затратить для осуществ- [c.178]

При сжатии газа по политропе с показателем п> к (рис. 9-2, б), что характерно для компрессоров с воздушным или водяным охлаждением, площадь 1-2-6-5 представляет собой количество теплоты, образующейся в потоке вследствие газового трения и вихреобразования. Энергия, подводимая к компрессору, расходуется на проведение компрессорного процесса и преодоление гидравлического сопротивления в системе. Работа компрессорного процесса представляется площадью 1-2-3-4-5. Следовательно, полная энергия, расходуемая компрессором, выражается площадью 2-3-4-6. Если бы процесс в компрессоре протекал по изоэнтропе 1-2, то полная затрата энергии была бы равна площади 1-2 -3-4-5, т.е. была бы меньше на размер площади 1-2"-2-6-5. Следовательно, увеличение энергии, расходуемой компрессором, при переходе от изоэнтропийного процесса к реальному политропному с п > к сопровождается увеличением потребления энергии, равным площади 2 -2-6-5-1. [c.194]

Таким образом, теплота и работа представляют собой количества энергии, передаваемые или системой окружающей среде, или в обратном направлении. В этом состоит основное сходство теплоты и работы, нашедшее отражение в Первом начале. Различие этих понятий, сформулированное во Втором начале, заключается в том, что в любом процессе количество работы, которое можно получить от системы в самых благоприятных условиях протекания процесса ограничено, в то время как ограничений на количество теплоты в пределах общей суммы энергообмена не существует. [c.306]

Изменение внутренней энергии в процессе связано с количеством выделяемой теплоты ((Э) и величиной совершаемой системой работы (А) [c.30]

Для )еакции Ag + = Ag I вычислите теплоту обратимого процесса. Сведя, данные справочника и результаты вычислений в таблицу, покажите, что AG и ДЯ не зависят от пути процесса, а работа W и количество выделяющейся теплоты Q зависят. Максимальная полезная ра(5ота W = 109804,9 Дж/моль = 109,805 кДж/моль. [c.79]

Ранее было показано, что энергия Гельмгольца при Т= = onst может явиться источником работы. Причем если процесс протекает термодинамически обратимо, то им будет произведено максимальное количество работы W. Если же процесс проводится термодинамически необратимо, то энергия Гельмгольца может только частично явиться источником работы, а остальная часть (или полностью вся энергия) энергии может перейти в теплоту, которая при постоянной Т бесполезно рассеивается в окружающую среду. Если же при этих условиях к системе подводится энергия или работа при T= onst, то в ней будет расти запас энергии Гельмгольца за счет возрастания Af/ и снижения величины AS. [c.110]

Если обе части равенства (11,98) больше нуля, то это означает, что единственным результатом кругового процесса будет по1 Лощение тепла из окружающей среды и совершение системой эквивалентного количества работы, т. е. полное превращение теплоты в работу, что противоречит второму началу термодинамики (формулировка Томсона). Если обе разности в уравнении (11,98) меньше нуля, то это не противоречит второму началу термодинамики, потому что единст- [c.113]

Выполнение работы. Готовят водные 0,20 М растворы КОН и КН2РО4. В калориметрический сосуд (см. рис. 15) наливают 100 мл 0.20 М раствора КН2РО4. В начале главного периода опыта в калориметрический сосуд вводят 100 мл 0,20 М раствора КОН и измеряют количество выделившейся теплоты. Затем определяют тепловое значение калориметрической системы и рассчитывают энтальпию процесса нейтрализации в водном растворе. [c.183]

При 17° С 10 кг воздуха изотермически расширяются от 1,025-10 до 1,342-10 Па. Определить объемы в начале и конце процесса расширения, совершенную работу (Дж) и количество подведеняой теплоты. [c.41]

Справедливость принципа Каратеодори для любой системы можно доказать исходя из постулата Томсона. Достаточно доказать,. что если нарушается принцип Каратеодори, то не выполняется постулат Томсона. Рассмотрим два состояния а и Ь) системы в координатах (р, V) (рис. 2.16). Пусть переход системы из состояния а в состояние Ь происходит по изотерме асЬ за счет поглощенной из термостата теплоты Q, причем согласно первому закону термодинамики Q = AU+A, где А — работа, совершенная системой. Если принцип Каратеодори не является справедливым, можно вернуться в состояние а по адиабате Ьс1а. В этом процессе Рад = 0, а так как Сад = —Аи+А где Л —работа в адиабатическом процессе, то Q=A + A. Нарушив принцип Каратеодори, мы превратим теплоту термостата в эквивалентное количество работы в циклическом процессе, что является нарушением второго закона термодинамики (противоречит постулату Томсона). [c.55]

Одна из важнейших проблем термодинамики — это проблема совершения системой работы за счет энергии, получаемой в форме теплоты из окружающей среды. В технике к этой проблеме сводится задача всех тепловых машин (паровых поршневых ма-Я1ИН, паровых турбин, двигателей внутреннего сгорания и т. д.), назначение которых — совершать максимальное количество работы, затрачивая энергию в форме теплоты (сжигая топливо). В биологии к этой же проблеме сводится вопрос о работе, совершаемой живым организмом при сокращении мышц. Источником энергии в этом случае является энергия, освобождающаяся при оккслении ( сжигании ) жиров в организме. С первого взгляда молсет показаться, что термодинамические основы всех этих процессов аналогичны. Однако, как будет показано низко, процессы в лсивом организме и в тепловых машинах с термодинамической точкп зрения принципиально различны. [c.63]

В основе термодинамики лежат три обобщения, или принципа первый принцип термодинамики является законом сохранения энергии второй ее принцип характеризует направление всех естественных, самопроизвольно протекающих процессов менее общий третий принцип позволяет определить абсолютное значение одного из фундаментальных свойств вещества — его энтропии (см. 11.3). Эти принципы, или законы, являющиеся обобщением огромного опытного материала, могут быть выражены по-разному часто их формулируют в виде утверждения о невозможности осуществления Perpetuum mobile — вечного двигателя первого рода, в котором производимая машиной работа превышала бы количество подведенной теплоты вечного двигателя второго рода, в котором работа производилась бы за счет одного источника теплоты, и вечного двигателя третьего рода, в котором работа производилась бы за счет охлаждения источника энергии до абсолютного нуля температуры. [c.78]

II1-3-3. а) Процесс необратим. Возвращение системы по тому же пути означало бы, что газ должен был бы проходить сквозь пористую перегородку от м.еньшего к большему давлению, что явно невозможно. Газ может возвратиться в исходное состояние только при другом процессе, включающем разные количества работы и теплоты. [c.233]

Зависимость от температуры максимальной полезной работы некоторого процесса (например, химического превращения) дается уравнением И- у.макс = В + аТ. а) Найдите количество теплоты, которое вьщеляется при обратимом проведении такого процесса, б) Какую роль ифает знак коэффициента а [c.12]

Будучи мерой необратимости процесса, энтропия должна быть пропорциональна теплоте и обратно пропорциональна температуре. Действительно (см. уравнение I, 2), чем больше количество теплоты, выделяющейся в необратимом процессе и поглощаемой холодильником, тем больше необратимость процесса. С другой стороны, проведение процесса при низкой температуре Т2 менее выгодно, чем при более высокой температуре Г], так как теплота, поглощаемая при температуре Ти моисет при переводе системы в состояние с температурой Гг дать какое-то количество работы. [c.15]

В любом процессе рцращение внутренней энергии какой-либо системы АЛ= 1)рйвно количеству сообщенной системе теплоты ( лшнус количество работы А, совершаемой системой. [c.73]

КО количеством работы и теплоты, сопровождающим изменение со-стоипия (первый закон), но уже указывает на направление спонтанного нзмепеппя. Второй закон термодинамики гласит в изолированной системе сиоптанные процессы происходят в направлении увеличения, энтропии. [c.150]

Накопленная в результате пластической деформации кристалла энергия упругих искажений решетки превращается в тепло при нагреве выше температуры рекристаллизации и оценивается калориметрическим методом [14]. Количество отведенной теплоты равно изменению энтальпии, так как процесс протекает в изобарных условиях. Поскольку химические реакции обычно идут также в изобарных условиях, термодинамической функцией (мерой максимальной полезной работы химической реакции) здесь является свободная энтальпия — изобарно-изотермический потенциал (термодинамический потенциал). Так как энтропийный член в данном случае пренебрежимо малТ дёфбрмационный" сдвиг [c.26]

Теплоту сгорания определяют как такое количество теплоты, которое выделяется при взаимодействии одного грамм-моля соединения с избытком кислорода нрп атмосферном давлении и комнатной температуре, причем продукты находятся в их естественном состоянии ири указанных условиях. Следует подчеркнуть, что химический анализ является существенной частью всех термохимических исследований. Наиример, хлористый метил легко сгорает в воздухе, давая углекислый газ, жидкуюводу и газообразный хлористый водород, который растворяется в воде с образованием соляной кислоты. Кроме того, образуется 6,5% свободного хлора необходимо так ке учитывать тот факт, что на опыте очень трудно приготовить хлористый метил без примеси диметилового эфира. Йодистый метил загорается на воздухе ярким пламенем, но ипамя вскоре гаснет, еслн не подается воздух, обогащенный кислородом при этом иодистого водорода не образуется и весь иод в продуктах реакции обнаруживается в кристаллическом состоянии. Чтобы дать правильное объяснение термическим эффектам, сопровождающим эти реакции сгорапия, надо иметь возможность совершенно точно сопоставлять кало-рпметричес1ше результаты с происходящими при этом химическими изменениями и такими физическими процессами, как растворение НС1 в воде и сублимация иода. Огромной заслугой Томсена [9] и Бертло [10] было то, что еще в прошлом веке они точно определили теплоты образования и сгорания многих тысяч химических соединений, а также нашли теплоты процессов растворения, нейтрализации и разведения. Работая независимо и пользуясь различной аппаратурой, они достигли результатов, находящихся в замечательном взаимном соответствии. Их данные лишь с некоторыми небольшими иоправками [И] до сих пор можно исиользовать как стандартные значения термохимических величин. [c.257]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология