Второй закон термодинамики Цикл Карно

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]

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]

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]

Идеальный цикл охлаждения. Поддержание любой температуры (иже температуры окружающей среды требует непрерывного отвода теплоты при данной температуре и подвода ее при несколько более высокой температуре. Таким образом, охлаждение в сущности является процессом, включающим перевод теплоты с одного температурного уровня на другой, более высокий. Это толкование имеет очень большое значение, позволяя ясно представить существенные эл енты любого процесса охлаждения. В гл. 11, при рассмотрении второго закона термодинамики, было показано, что любую обратимую тепловую машину можно рассматривать как тепловой насос. Как было показано, машина, работающая по циклу Карно, забирающая теплоту при абсолютной температуре и отдающая ее при Тд, имеет максимальный к. п. д. из всех, какие могут быть достигнуты любой тепловой машиной, работающей между данными температурными пределами. К.п.д., который является отношением произведенной работы к теплоте, поглощенной при Т , дается уравнением ) [c.483]

В качестве примера рассмотрим работу обратимого циклического процесса, происходящего с одним молем идеального газа, который получил название цикла Карно. Этот цикл имеет первостепенное значение при обосновании второго закона термодинамики. Он состоит из двух изотерм и двух адиабат (рис. 6). Про- [c.23]

Являясь следствием второго закона термодинамики, формула для КПД цикла Карно, естественно, отражает его содержание. Теплоту горячего источника можно было бы полностью превратить в работу, т. е. получить КПД цикла, равный единице, лишь в случае, когда Г] или Т2 0. Оба значения температур недостижимы (недостижимость абсолютного нуля температур следует из третьего начала термодинамики). [c.154]

II закон термодинамики. Невозможен процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу невозможно создать мащину, все действие которой сводилось бы к производству работы и соответствующему охлаждению теплового источника, иначе говоря, перпетуум-мобиле второго рода невозможен. Цикл Карно [c.509]

Согласно первому закону термодинамики, в круговом Н])Оцессе (цикле) затраченное тепло переходит в работу. Второй закон термодинамики указывает единственную возможность получения этой работы— подвод тепла к рабочему телу (газу, пару и т. п.) от какого-то теплоисточника на одной части цикла и отвод тепла от рабочего тела к какому-то холодильнику при бодее низких температурах на другой части цикла. В обратимом цикле Карно устанавливается простейшая связь [c.62]

Охлаждение до температур, более низких, чем температура окружающей среды, связано с переносом тепла с низшего температурного уровня на высший. Согласно второму закону термодинамики, этот перенос тепла возможен лишь при затрате энергии. Перенос тепла с низшего температурного уровня на высший осуществляется по обратному циклу Карно. [c.187]

Для отвода теплоты Со от охлаждаемого объекта, температура которого Го, и передачи этой теплоты окружающей среде с температурой Гк согласно второму закону термодинамики необходимо затратить работу. Французский ученый Карно (1824 г.) показал, что идеальным циклом для передачи теплоты при условии постоянных [c.47]

Механическая и электрическая энергии взаимно превращаются друг в друга, и поэтому качественно равноценны, но тепло, как известно из второго закона термодинамики, превращается в работу не полностью. Термодинамическое совершенство установки может характеризоваться величиной эксергии Е, т. е. той максимальной работы, которая может быть получена из заданного количества тепла Q при обратимом переходе из начального состояния в состояние равновесия с окружающей средой. Из соотношения, справедливого для обратимого цикла Карно, имеем [c.162]

Соотношения, полученные для цикла Карно, можно рассматривать как аналитическое выражение второго закона термодинамики. [c.114]

ЦИКЛ КАРНО. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ [c.210]

Из цикла Карно следуют четыре частные формулировки второго закона термодинамики. [c.216]

Формулируется второй закон термодинамики в форме утверждения, относящегося к работе тепловых машин, например, в виде формулировки В. Томсона. Это дает возможность доказать теорему Карно—Клаузиуса о равенстве коэффициентов полезного действия для всех машин, работающих по обратимому циклу Карно [c.27]

Второй закон термодинамики дает возможность показать вполне строго, что коэффициент полезного действия (к. п. д.) цикла Карно [c.283]

Одним из наиболее мощных методов исследования проблем, связанных со вторым законом термодинамики, является мысленный эксперимент, основанный на использовании цикла Карно. Здесь мы дадим определение цикла Карно в узком смысле для случая, когда рабочим веществом является идеальный газ (такой цикл показан на фиг. 19 и схематически на фиг. 20). Пусть при одном изотермическом процессе система получает от резервуара (Г1) количество тепла Ql, а при втором — количество тепла Q2 от резервуара К2 (Т г) тогда можно записать [c.73]

Доказать справедливость этого утверждения можно, только сформулировав второй закон термодинамики. Теплота не может сама собой переходить от холодного тела к горячему. Нельзя, следовательно, отнять у тела теплоту и, превратить ее в работу без компенсации. Рассмотрим обратный цикл Карно. Такой цикл совершает газ, берущий у холодильника Q. кал теплоты и отдающий по верхней изотерме нагревателю Ql кал. больше, чем 2- Это значит, что на перенос кал теплоты от холодильника к нагревателю затрачена работа, перешедшая к нагревателю в виде теплоты. [c.137]

Второе начало термодинамики было впервые сформулировано в 1850 г. Р. Клаузиусом в виде следующего принципа Теплота не может переходить сама собой (позднее Клаузиус заменил последние слова на выражение без компенсации ) от более холодного тела к более нагретому . Энтропию (5) как функцию состояния Клаузиус ввел в 1865 г. при рассмотрении кругового обратимого процесса типа цикла Карно и поиске соотношения между имеющими место двумя превращениями тепла. Одно из них— переход тепла в работу, другое — переход тепла более высокой температуры в тепло более низкой температуры. Прийдя к выводу об увеличении энтропии изолированной системы при протекании в ней самопроизвольных процессов, Клаузиус обобщил второе начало термодинамики до вселенского закона, который сформулировал так Энтропия Вселенной стремится к максимуму . Из этого заключения следует, что эволюция Вселенной направлена к установлению равновесного состояния с максимальным значением энтропии и 5 = 0. [c.435]

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]

Повторим теперь тот путь, по которому в физике была введена функция состояния 5. Сначала формулируется второй закон термодинамики в форме утверждения, относящегося к свойствам тепловых машин, например, в виде формулировки В. Томсона. Это дает возможность доказать теорему Карно—Клаузиуса о равенстве коэффициентов полезного действия для всех машин, работающих по обратимому циклу Карно, независимо от природы рабочего тела и универсальности уравнения (1.33 ). В свою очередь отсюда удается показать, что для цикла Карно при использовании любого рабочего тела выполняется уравнение Клаузиуса (1.33). Как математическое следствие это означает, что йСЦТ обладает свойствами шэл- [c.46]

Для выяснения преимуществ непосредственного превращения химической энергии в электрическую сравним этот способ с теплосиловым. Различные способы превращения химической энергии в электрическую представлены на фиг. 1. В электростанции, работающей на угле (верхняя строка фиг. 1), вся химическая энергия топлива А", равная изменению энтальпии при реакции С 4- О2 = СО2 -Ь АН, превращается при сгорании угля в тепловую энергию Т. Согласно второму закону термодинамики, теплота как низкокачественный вид энергии может быть преобразована в паровой машине или турбине в механическую энергию М в лучшем случае лишь в доле, соответствующей к. п. д. цикла Карно = Т1 — T2) T (T — начальная температура пара, Т2—конечная температура пара). Поэтому, например, при начальной температуре пара 600° К = 327° С и конечной 300° К = 27° С к. п. д. может быть равным максимум = (600—300)/600 = 0,5 = 50%- На фиг. 1 это выражено меньшей высотой прямоугольника М по сравнению с прямоугольником Т. Дальнейшее почти 100%-ное преобразование механической энергии М в электрическую Э не лредставляет принципиальных трудностей. Таким образом, [c.16]

С учетом этого обстоятельства Каратеодори в 1909 г. предложил формулировку второго закона термодинамики, альтернативную традиционной (клаузиусовской) формулировке, сущность которой состоит в утверждении существования интегрирующего множителя для пфаффовой формы eQ. Преимущество предложенной Каратеодори формулировки состоит в том, что с ее помощью можно провести последовательное математическое изложение термодинамики, не прибегая к таким дополнительным понятиям, как идеальный газ или цикл Карно. С другой стороны, изложение основ термодинамики становится весьма абстрактным. В связи с этим функция энтропии окутана некоторой дымкой абстрактности, в результате чего у читателя исчезает ощущение реальности в использовании этого понятия. [c.25]

Переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому согласно второму закону термодинамики возможен только в результате затраты энергии извне. На практике получение холода основано на том, что рабочее тело (хладагент) совершает круговой процесс — цикл, в котором затрачивается работа. Таким циклОхМ является обратный цикл Карно (фиг. 149). [c.346]

Термодинамические основы работы холодильных машин. Холодильной машиной называют комплекс механизмов н аппаратов, осуш,ествляюш,их цикл хладоагента. Компрессионная холодильная машина состоит из испарителя, компрессора, конденсатора и регулирующего вентиля, соединенных трубопроводами в замкнутую герметичную систему, в которой циркулирует фреон, аммиак или другой хладоагент. Холодильная машина служит для охлаждения помещений, аппаратов, систем или других объектов и поддержания в них заданной температуры путем отвода тепла от охлаждаемого тела и передачи его в окружающую среду. Согласно второму закону термодинамики процесс такого охлаждения возможен при затрате энергии. Наиболее выгодным циклом холодильной машины, с помощью которой осуществляется перенос теплоты с низшего температурного уровня иа высший с затратой работы, является цикл Карно. [c.115]

Все эти выводы получены с идеальным газом в качестве рабо чего тела. Если они справедливы вообще, то, следовательно, к.п.д щ. кла Карно есть максимальный к.п.д. тепловых машин, рабо тающих циклами, и нельзя построить такую машину, которая получив Q] теплоты, превратила бы в работу больше, чем tiQi Доказать справедливость этого утверждения можно только npi помощи второго закона термодинамики. [c.43]

Некоторые формы энергии в определенных условиях не могут быть использованы для работы. Согласно второму закону термодинамики, который, развивая учение гениального Сади Карно, сформулировали Уильям Томсон и Клаузиус, а позднее лорд Кельвин, невозможно такое устройство, которое в одном цикле своей работы только потребляло бы теплоту и выполняло эквивалентное количество работы. Другая хорошо известная формулировка второго закона термодинамики гласит, что в изолированной системе энтропия не может уменьшаться. Концепцию энтропии в термодинамике установил Клаузиус. Позже Больцман определил энтропию как меру беспорядка на молекулярном уровне. Хорошо известное уравнение Больцмана, высеченное на его надгроб- [c.11]

В ЭТИХ сообщениях Томсоном и Клаузиусом было сформулировано первое начало термодинамики (принцин эквивалентности теплоты и работы). Далее Клаузиус на основе анализа цикла Карно показал, что вывод Карно представляет собой выражение некоторого общего закона Тепло не может переходить само собой от более холодного тела к более теплому без соответствующей компенсации. Это — одна из формулировок второго начала термодинамики. У. Томсон также дал формулировку второго начала. Он распространил действие этого закона на всю Вселенную и пришел к известному выводу о неизбежности тепловой смерти Вселенной, что вызвало справедливые возражения ученых. [c.411]