Теплота как источник работы

Выше рассматривалось изменение энтропии состояния системы, а окружающая среда не принималась во внимание. Рассмотрим теперь изменение энтропии системы и окружающей среды в целом. Остановимся более детально на вопросе об изменении энтропии источника теплоты. Источник работы — механическая система, и к ней неприменимы понятия температуры, теплоты и энтропии. Как известно (с. 94), изменения в источнике работы не сопровождаются ни поглощением, ни выделением теплоты, поэтому изменение энтропии при всех изменениях в источнике работы равно нулю. [c.109]

Два перечисленных способа передачи энергии не равноценны. Работа, передаваемая от одной ТС к другой, может быть преобразована в любой вид энергии (кинетической, потенциальной, электрической и т. д.). Теплота затрачивается только на изменение внутренней энергии системы и не переходит непосредственно в другие виды энергии. Поэтому, например, переход работы в теплоту возможен при взаимодействии двух тел (трущиеся поверхности). Переход теплоты в работу осуществляется лишь при взаимодействии трех тел источника тепла — рабочего тела (оно изменяет объем и производит работу) — потребителя работы. [c.11]

При каких условиях внутренняя энергия может быть источником работы или теплоты Укажите размерность внутренней энергии. [c.23]

Если Т1 — Т2, то тепловая машина не может быть источником работы. Тепловая машина, производящая работу, называется прямой, а потребляющая — обратной. В последнем случае рабочее тело отбирает теплоту в количестве Q2 от холодильника при температуре Гг за счет затраты работы в количестве W2 и передает нагревателю теплоту в количестве Qi = = W- -Q2. кпд холодильной машины определяется как отношение затраченной работы к теплоте, переданной нагревателю. [c.61]

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]

Внутренняя энергия может непосредственно служить источником работы, теплота же в круговом процессе может явиться источником работы только в случае компенсации затраченной теплоты на работу потерей некоторой ее части непроизводитель- [c.81]

М. Планк определил, что невозможно построить периодически действующую машину, которая производила бы только поднятие груза и охлаждение источника теплоты . Эти формулировки исключают возможность создания вечного двигателя П-го рода (Во. Оствальд), который мог бы превращать теплоту в работу без разности температур. Если бы возможно было создать такой двигатель, который мог бы отбирать теплоту от воды океанов и работая при температуре океана, производить полезную работу, то использование этой энергии в течение 150 лет всеми тепловыми машинами и тепловыми электростанциями могло бы снизить температуру океана менее, чем на [c.87]

Постулат В. Томсона определяет, что циклически действующая тепловая машина будет являться источником работы, если рабочее тело участвует в круговом процессе между нагревателем и холодильником, которые находятся при разных температурах. Рабочее тело тепловой машины принимает от нагревателя теплоту в количестве при температуре T и передает холодильнику теплоту в количестве Са при температуре Т2 (Т2<.Т ). Разность теплот С]— 2 определяет количество теплоты, пошедшее на производство работы, Численные значения КПД могут быть определены по формулам, приведенным выше. Объединяя формулы (4.4) и (4.5), можно для обратимого процесса из них получить соотношение, определяющее принцип существования энтропии. Однако вначале для выявления новой функции рассмотрим две теоремы Карно С. и Клаузиуса Р. [c.88]

Для перевода теплоты в работу, кроме источника тепла, необходимо наличие охладителя, имеющего более низкую температуру, т. е. необходим температурный перепад. [c.87]

Заменив под рассматриваемым цилиндром нагреватель А вторым источником теплоты В, температура которого ниже температуры первого источника (назовем этот источник холодильником), понизим температуру газа в цилиндре до Т . Объем газа при этом уменьшится и поршень с платформой займет первоначальное положение 1. Теперь установка сможет снова совершить работу по поднятию груза при сообщении ей теплоты от источника А. Периодически меняя тепловые источники, можно постоянно преобразовывать теплоту в работу, т. е. в последнем случае описанная установка является тепловой машиной. [c.89]

Таким образом, постоянное преобразование теплоты в работу возможно лишь при наличии не менее двух источников теплоты с различными температурами, которые позволили бы осуществить соответствующие тепловые потоки — от нагревателя к тепловой мащине и ( 2 — от тепловой машины к холодильнику. Только при таком условии возможно действие тепловой машины- [c.89]

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]

В качестве стандартной выберем систему, состоящую из металлической пружины и теплового резервуара. Пружина является источником работы, а резервуар — приемником теплоты. Следовательно, следует избрать их такими, чтобы пружина не претерпевала никаких термических изменений и резервуар не производил работы в рассматриваемом процессе. Кроме того, размеры теплового резервуара должны быть достаточно велики, чтобы темпер а-94 [c.94]

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]

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]

Постулат Томсона теплота наиболее холодного из участвующих в процессе тел не может служить источником работы. [c.56]

Первый закон термодинамики устанавливает, что в общем случае любая система может совершить работу за счет трех источников энергия внутренней энергии системы, энергии внешней среды, получаемой в форме теплоты, и энергии внешней среды, получаемой в форме работы. Единственным ограничением про-] ,есса производства работы при этом является требование, чтобы количество произведенной системой работы точно равнялось сумме убыли внутренней энергии системы и количества энергии вна иней среды, переданной системе в форме теплоты и работы. [c.63]

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]

Неосуществимость вечного двигателя первого рода можно было бы сформулировать двояко с одной стороны, работу нельзя создать из ничего , с другой стороны, работу нельзя превратить в ничто . Что касается неосуществимости вечного двигателя второго "рода, то здесь инверсия формулировки исключена построить машину, все действие которой сводилось бы к затрате работы и нагреванию теплового источника, возможно. Это различие непосредственно вытекает из природы теплоты хаотическое тепловое движение частиц более вероятно, чем их направленное движение. Появление теплоты всегда знаменуется превращением энергии в малоэффективную форму вероятность того, что хаотическое движение получит определенную ориентацию (это привело бы к появлению направленной силы, способной совершать работу), ничтожна. Поэтому-то переход без ограничений теплоты в работу является невозможным, хотя работа может перейти в теплоту целиком. [c.82]

Второй закон, как и первый, может формулироваться по-разному, но все формулировки эквивалентны и все утверждают невозможность осуществления самопроизвольного процесса, ведущего к возрастанию разности величин интенсивных параметров системы. Так, по Клаузиусу, единственным результатом любой совокупности процессов не может быть переход теплоты от менее нагретого тела к более нагретому (не может увеличиваться самопроизвольно разность температур обменивающихся теплотой тел или систем). По Томсону Теплота наиболее холодного из участвующих в процессе тел не может служить источником работы . [c.170]

Согласно второму закону для превращения теплоты в работу е непрерывно действующей машине нужно иметь по крайней мере тело или систему тел, от которых можно бьшо бы получить теплоту (горячий источник) рабочее тело, совершающее термодинамический процесс, и тело, или систему тел, способную охлаждать рабочее тело, т. е. забирать от него теплоту, не превращенную в работу (холодный источник). [c.152]

В заданном температурном интервале теоретически наиболее выгодным циклом холодильной установки является обратный цикл Карно. В этом цикле, который осуществляется против часовой стрелки, рабочее тело сжимается сначала по адиабате 1-2 (рис. 6.11) с затратой внешней работы, а затем по изотерме 2-3 с передачей теплоты источнику теплоты более высокой температуры. После этого происходит расщирение рабочего тела по адиабате 3-4 с отдачей внешней работы и понижением температуры от Т до Т2, затем происходит расширение по изотерме 4-1 с отнятием теплоты от источника теплоты более низкой температуры. [c.168]

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]

Хорошо известно, что многие процессы происходят самопроизвольно, Т. е. без внешних воздействий, когда система представлена самой себе. Вода течет вниз по склону, химические реакции идут до равновесия, а теплота переходит от более горячих тел к более холодным. Для любого самопроизвольного процесса можно сконструировать, по крайней мере в принципе, механизм, позволяющий получить полезную работу. Например, падающая вода мол<ет вращать турбину, химическая реакция может служить источником энергии в батарее, а горячие и холодные резервуары могут быть использованы для работы тепловой машины. Поскольку самопроизвольный переход может быть источником работы, очевидно, что по мере протекания самопроизвольного процесса система теряет способность совершать работу. [c.49]

Термодинамика рассматривает систему, имеющую контакты с источниками работы и теплоты. Нас будет интересовать контакт только с последним источником (его можно назвать термическим контактом). Если система находится в равновесии с окружающей средой по термическому контакту, это означает однородное температурное поле в системе. Пусть система из одного равновесного состояния переходит в другое. Этот процесс следует назвать обратимым (равновесным), если в течение его в системе сохраняется однородное температурное поле. Особенность термического контакта системы с источником теплоты такова, что переход системы из одного состояния в другое в однородном поле температуры может произойти только при бесконечно малой скорости, т. е. это абстрактный процесс, имеющий тем не менее фундаментальное значение для термодинамики. Следовательно, бесконечно малая скорость для осуществления обратимого перехода из одного равновесного состояния в другое есть следствие особенности термического контакта, а не определения обратимого процесса. [c.115]

Второй закон накладывает ограничения на процессы, которые в природе могут протекать самопроизвольно. Предположим, что мы выделили часть пространства и окружили ее механически прочными, непроницаемыми для теплоты и других видов энергии стенками. Мы получили изолированную систему. Пусть в ней находится баллон со сжатым воздухом, компрессор и аккумуляторы, приводящие компрессор в действие. Сжатый газ можно рассматривать как источник работы. Выпустим газ из баллона в комнату. Работоспособность газа, конечно, уменьшится. Теперь сожмем его [c.67]

Величина д — количество теплоты, входящая в термодинамические уравнения, обязательно должна измеряться при определенной постановке опыта. Она совпадает с уже описанной при измерении количества работы. Надо только заменить в описании источник работы на источник теплоты и передачу упорядоченного движения на передачу беспорядочного движения. [c.122]

Работа и теплота — количественные меры передачи движения нащей системе от источника работы и источника теплоты (или этим источникам от нашей системы). Поэтому разбор термодинамического процесса надо начать с проведения границ. Они должны отделить нашу систему от источника работы и источника теплоты. О характере передаваемого движения необходимо судить на внешней стороне границ нашей системы. Заглядывание внутрь ее будет с термодинамической точки зрения излишним любопытством. [c.122]

Условия термодинамического опыта теперь должны быть читателям ясны. Внутри границ находится наша закрытая система. Другие системы, находящиеся за границами нашей системы, являются источниками работы и источниками теплоты. [c.123]

Опыт для обоснования уравнения (УП, 17) можно осуществить и по-иному, чем у Гей-Люссака. Изготовим баллоны из теплопроводного металла. Тогда система сможет получать теплоту от источника теплоты (отдавать ему теплоту). Количество теплоты, полученной (отданной) системой при распределении газа между баллонами, измеряют по изменению температуры источника теплоты. Количество работы по-прежнему равно нулю. Тогда по уравнению (УП, 5) [c.135]

Любая термодинамическая система обладает конечным запасом энергии, которая может явиться источником для производства работы и теплоты. Свойства системы определяются величиной таких параметров, как V, Т, Р я другие. Этими же параметрами определяется запас энергии в системе. В закрытой, изолированной или открытых системах могут проходить взаимопревращения энергии одного вида в другой, теплоты в работу и работы в теплоту только в соответствии с законом сохранения. Закон сохранения определяет, что энергия не создается из ничего и не может превратиться в ничто если в ходе протекания процесса исчезает некоторое количество энергии данного вида, то взамен появляется в строго эквивалентном количестве энергия другого вида. Так, энергия химического процесса может превращаться в строго эквивалентном количестве в световую энергию или энергию электрических батарей. Закон сохранения формулируется также и как закон неунич-тожимости энергии, а именно, в любой системе различные виды энергии превращаются друг в друга, но общее количество энергии в ней остается неизменным. [c.15]

Следует отметить, что если тепловая машина находится между нагревателем и холодильником с одной и той же температурой, то такая машина не может быть источником работы. Невозможно построить вечный двигатель 2-го рода, то есть двигатель, который мог бы работать без разности температур. Поэтому при постоянной температуре в системе теплота может служить только источником энтропии, а энтропия, в свою очередь, определяет ту энергию, которая при Г=соп51 может переходить только в теплоту, а теплота при этих условиях может только рассеиваться в окружающую среду. Количество этой теплоты будет равно [c.94]

Эту теплоту называют бесполезной, так как при r= onst она не может быть источником работы. [c.101]

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]

Следовательно, эта установка не может считаться тепловой ма-ишной, так как она разового действия. Указанная установка может постоянно преобразовывать теплоту в работу, т. е. быть тепловой машиной, только если температура газа в цилиндре будет всегда ниже температуры источника теплоты А Та < 1- выполнения этого условия необходимо и достаточно воспользоваться еще одним источником теплоты, температура которого ниже температуры нагревателя. [c.89]

Существует неск. разл. формулировок В.н.т. и способов его обоснования, однако все они взаимосвязаны и в конечном счете эквивалентны. В частности, В. и. т. можно формулировать как невозможность создания вечного двигателя второго рода-устройства, в к-ром рабочее тело совершало бы в периодич. цикле работу, находясь в тепловом контакте с одним источником теплоты (В. Оствальд, 1888). Во всех реальных тепловых двигателях превращение теплоты в работу обязательно сопровождается передачей определенного кол-ва теплоты окружающим телам и изменением их термодинамич. состояния, т.е. необратимо. Согласно В.Н.т., необратимость того или иного процесса означает, что систему, в к-рой произошел процесс, невозможно вернуть в исходное состояние без к.-л. изменений в окружающей среде. Процессы, допускающие возвращение в исходное состояние как самой системы, так и внеш. среды без к.-л. изменений в них, наз. обратимыми. Обратимы лишь квазистатич. процессы, представляющие собой непрерывную последовательность состояний равновесия и протекающие бесконечно медленно. Все естеств. процессы, происходящие с конечными скоростями, необратимы они протекают самопроизвольно в одном направлении. Помимо перехода теплоты в работу в циклич. процессах, необратимыми являются, напр., процессы выравнивания т-ры (теплопроводность) или концентрации компонентов системы (диффузия), хим. р-ции. [c.432]

Энергетическую эффектиииость холодильной машины онеинвают холодильным коэффициентом, представляющим отношение теплоты ( ) к работе которук.1 нужно затратить, чтобы отвести ее, от источника с низкой темпера турой е =.(Зо/ . [c.10]

Второе начало термодинамики исключает возможность создания вечното двигателя второго рода, т. е. устройства, в котором при помоЩи кругового процесса охлаждается источник тепла, причем все количество теплоты превращается в механическую работу. Возможно лишь частичное превращение теплоты в работу (в противоположность обратному процессу). -. [c.430]

Величина и) — количество работы, входящая в термодинамические уравнения, обязательно должна измеряться при только что описанной постановке опыта. В обоих опытах Джоуля и опыте Гирна (глава VI) наша система находилась внутри оболочки, источник работы — вне оболочки. Передача упорядоченного движения происходила через оболочку. Наша система и источник работы составляли концы этой передачи. Источник работы совершил работу над нашей системой. Посмотрим, что изменится, если в первом опыте Джоуля заключить в мысленную оболочку не -только сосуд с водой и мешалкой, но и подвешенные грузы. В физике явлений не изменится ровно ничего грузы опустятся, температура сосуда, воды и мешалки возрастет, а затем, после отдачи теплоты, примет первоначальное значение. Все произойдет так, как было описано раньше. Но интерпретация явлений изменится коренным образом. [c.119]

Источник работы, как уже указывалось, в принципе может быть один для передачи работы любой формы. Сколько в принципе должно быть источников теплоты, чтобы осуществить любую передачу теплоты, — этот крайне важный вопрос будет рассматриваться в главах VIII и IX. [c.123]