Тепловые машины

Рис. 20. Схема работы спаренных тепловых машин, работающих на идеальном (I) и реальном (II) газах

Поделив неравенство (4.31) на Т, получим неравенство Клаузиуса, которое определяет, что термодинамически необратимые процессы в изолированной системе проходят только с возрастанием энтропии. Неравенство (4.31) может быть доказано с помощью логических рассуждений при рассмотрении работы тепловой машины. [c.94]

Следовательно, величина работы, производимая тепловой машиной, работающей по идеальному циклу Карно, зависит от разности температур нагревателя Тх и холодильника Гг и соотношения объемов рабочего тела в системе. При этом можно отметить, что изменение внутренней энергии Ai/ осталось постоянным, а работа была произведена только за счет частичного расходования энергии нагревателя на изменение состояния рабочего тела. [c.61]

Термодинамика как наука была оформлена в работе французского ученого С. Карно (1796—1832) Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу , в которой были изложены основы теории работы тепловых машин. В это же время создается метод циклов, который начинает применяться не только для изучения работы тепловых машин, но и для исследования термодинамических процессов типа фазовых переходов. Этот метод был использован Р. Клаузиусом для изучения термодинамики процесса испарения жидкостей. После введения некоторых упрощений было получено уравнение для расчета процессов фазового превращения веществ в разных агре- [c.13]

При расчетах циклов, совершаемых в паровых холодильных и тепловых машинах, в которых происходит фазовое превращение рабочего вещества (кипение и конденсация), часто необходимо знать энтальпию и энтропию з насыщенной жидкости. Они могут быть определены из очевидных соотношений [c.53]

Цикл Карно для идеального газа является идеальной, не осуществимой в практике схемой тепловой (холодильной) машины. В технической термодинамике рассматриваются другие циклы, более близкие к реальным процессам в тепловых машинах, и вычисляются коэффициенты полезного действия этих циклов. [c.46]

Цикл Карно — это идеальный цикл. Его невозможно в точности осуществить в реальной тепловой машине, потому что нельзя обеспечить изотермический подвод п отвод теплоты, а также расширение и сжатие рабочего тела без теплообмена с окружающей средой. Тем не менее исследования Карно имеют большое значение. Они показали, в частности, что для повышения экономичности тепловых двигателей надо осуществлять подвод теплоты к рабочему телу при возможно более высокой температуре, а отвод — при возможно более низкой. [c.32]

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]

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]

Термодинамика дает теоретические основы для учения о тепловых машинах этот раздел ее называется технической термодинамикой. Изучением химических процессов с термодинамической точки зрения занимается химическая термодинамика, являющаяся одним из основных разделов физической химии. [c.28]

В машинах, производящих работу, например в тепловых машинах, определенное количество какого-либо вещества (или смеси веществ), называемое рабочим телом, совершает циклическую [c.43]

Отношение A/Ql показывает, какая часть теплоты, поглощенной газом за один цикл, превращается в работу. Оно называется коэффициентом полезного действия (к. п. д.) цикла. В данном случае—это к. п. д. цикла Карно с идеальным газом, рассматриваемого как тепловая машина. [c.44]

Величина т] зависит, таким образом, от разности температур, между которыми работает тепловая машина—цикл Карно. При Т —Т , очевидно, 7]=0, т. е. получение работы в подобной машине при постоянной температуре невозможно. Полное превращение поглощенной теплоты в работу (т =1) теоретически возможно при Т =0, т. е. если бы был возможен холодильник с температурой [c.45]

Силовые циклы. Рассмотрим циклы, отражающие процессы в некоторых основных типах тепловых машин. [c.46]

Энтропия широка используется в технической термодинамике (теплотехнике), как один из важных параметров рабочего тела в тепловой машине, например водяного пара. Величины энтропии водяного пара в данном состоянии вычисляются по сравнению с некоторым стандартным состоянием—обычно О °С и 1 ат. Эти значения энтропии используются для построения так назы- [c.101]

В изложенных выше рассуждениях и выводах, имевших исходным пунктом второй закон термодинамики в формулировке Клаузиуса (или В. Томсона), основное внимание уделялось коэффициенту полезного действия тепловых машин, т. е. вопросу, имеющему, казалось бы, с точки зрения теории частный и узкий характер (хотя и очень важному для практики). Между тем результатом всех рассуждений явился вывод очень широкого, хотя не всеобъемлющего за кона природы, который правильнее всего назвать законом существования функции состояния энтропии и ее возрастания при самопроизвольных необратимых процессах. (Ряд исследователей видят здесь два отдельных, независимых положения.) [c.109]

Результаты, получаемые с помощью цикла Карно, используют при формулировке 2-го закона термодинамики и составления выражения для расчета коэффициента полезного действия работы тепловых машин. Доля полезной работы, которую может производить за один цикл тепловая машина, определяется по уравнению [c.61]

Если процессы состоят из пары изотерм и пары адиабат и они участвуют в замкнутом цикле работы системы, то в результате последовательного изменения состояния стадий в цикле и его замыкания система производит конечное значение работы. Работа тепловых машин как раз использует изменение свойств рабочего тела по циклу. Рассчитать работу по уравнениям (2.7) и (2.8) можно при условии, что известно уравнение зависимости давления от других параметров в явном виде. [c.18]

Для количественного вычисления работы тепловых машин на практике часто строят диаграммы, на которых представлены последовательности протекания разных процессов в круговом [c.59]

В тепловых машинах рабочее тело (водяной пар, газ) участвует в различных процессах, которые характеризуются одновременным изменением давления, объема и температуры или только двух из этих параметров. Состояние рабочего тела изменяется в нескольких последовательно протекающих процессах. Эти процессы проводятся так, что в конце концов рабочее [c.59]

Величина КПД работы тепловой машины зависит от разности температур нагревателя и холодильника. Максимальное значение КПД может быть получено при условии, что 7 г= = 0 К, то есть холодильник работает при абсолютном нуле. Это условие практически нереализуемо. [c.61]

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]

На основе какого закона термодинамики вычисляется работа тепловой машины Карно [c.62]

От каких параметров зависит КПД работы тепловой машины [c.62]

В природе и технике широко распространены процессы, связанные с превращением энергии в работу и работы в теплоту. Так, на земле работу производят ветер, водопады, реки, солнечная энергия. В технике для производства работы используют тепловые машины, аккумуляторы, солнечные батареи. ПрЬ- [c.85]

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]

Прежде чем будет получено аналитическое выражение энтропии, рассмотрим общие вопросы работы тепловых машин, а, именно, постулат и теоремы, определяющие их работу. [c.88]

Согласно 2-му закону термодинамики единственным результатом работы тепловой машины в циклическом процессе (или пары машин) не может быть только отрицательный процесс. Обе машины должны производить и потреблять одинаковое количество работы, а, именно, [c.89]

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]

Кроме того, из рис. 21 видно, что площадь цикла Карно больше площади кругового процесса, и с этой точки зрения КПД цикла Карно выше КПД тепловой машины, работающей по круговому циклу. [c.90]

Из неравенства (4.20) следует, что коэффициент полезного действия тепловой машины с произвольным циклом работы [c.91]

Можно предположить, что одна и та же тепловая машина [c.94]

При рассмотрении работы тепловой машины по необратимым процессам холодильник получит несколько больше приведенной теплоты, чем в обратимом процессе. Это снижает КПД тепловой машины. С учетом теоремы Клаузиуса обобщенное выражение 1-го и 2-го законов термодинамики запишется в таком виде [c.96]

Процессы, которые в природе протекают сами собой, называются самопроизвольными или естественными. Процессы, которые требуют для своего протекания затраты энергии, называются несамопроизвольными. В изолированной системе, ввиду отсутствия внешнего воздействия, могут протекать только самопроизвольные процессы. Протекание таких процессов завершается равновесным состоянием, из которого сама система без сообщения ей энергии извне выйти уже не сможет. Определение условий, при которых будет протекать самопроизвольный процесс, и условий, при которых наступает состояние равновесия в системе, представляет большой теоретический и практический интерес. Но основании первого закона термодинамики нельзя сделать каких-либо выводов о направлении процесса и состоянии равновесия. Для выяснения этих вопросов используется второй закон термодинамики. Второй закон термодинамики, как и первый, — результат обобщения человеческого опыта и является одним из фундаментальных законов природы. Он был установлен в результате исследования коэффициента полезного действия тепловых машин. [c.218]

Основное назначение термодинамических процессов, протекающих в любом тепловом двигателе, состоит в том, чтобы превращать теплоту, подводимую к рабочему телу (газу), в полезную работу,, которую газ совершает в процессе своего расширения. Но построить машину, в которой бы газ только расширялся, невозможно. Поэтому во всех тепловых машинах после расширения газа происходит его сжатие и возвращешге в первоначальное состояние. [c.30]

Таким образом, коэффициет полезного дейст ВИЯ тепловой машины, работающей обратимо по циклу Карно, не зависит от природы [забочего тела машины, а лишь от температур нагревателя и холодильника (теорема Карно—Клаузиуса). [c.83]

Выражение (III, 4) получено без каких-либо предположений относительно обратимости машины //. Поэтому оно может относиться как к обратимому, так и необратимому процессам. Из выражения (III, 46) следует, что знак равенства относится кобра-т и м ы м циклам. Следовательно, знак неравенства относится к необратимым циклам. В этих циклах необратимость связана, на-гфимер, с тем. что часть работы путем трения превращается в теплоту, вследствие чего уменьшается коэс[)фициент полезного дейст-ния цикла. Таким образом, коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей необратимо, меньше, чем коэффициент полезного действия машины, работающей п обратимому циклу Карно между теми же температурами. [c.83]

Следует отметить, что, как показывает содержание предыдущего параграфа, критерий направления процессов и постулат о существовании и возрастании энтропии в основных важнейших чертах вытекают из молекулярно-статистических соображений. Поэтому (а также на основании изложенного выше) не следует считать проблему аксиоматики второго закона термодинамики (т. е. проблему формулировки его в совершенно общей форме в пределах члсто термодинамического метода и оторванно от методов и нoJЮжeний статистической физики) существенной научной проблемой. Учитывая это, лишь кратко остановимся на одном виде аксиоматики второго закона термодинамики, предложенной в близких формах Шиллером (Киев, 1895) и Каратеодори (1911). Их аксиоматика не связана с тепловыми машинами и коэффициентом полезного действия последних. [c.109]

Следует пояснить смысл этих утверждений. Вообще переход теилоты в работу, конечно, возможен. Работа может получаться при переходе теплоты от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, так как такой процесс может совершаться самопроизвольно. Это осуществляется при работе любой тепловой машины, т. е. машины, производящей работу за счет теплоты, поглощаемой от какого-то тела (геплоотдатчика). Но в этом случае (рис. 74) не вся теплота ди получаемая рабочим телом, превращается в работу, а лишь некоторая часть ее /4 = [c.213]

В этой схеме представлена совокупность само- и несамопроизвольных процессов. Для отделения самопроизвольных процессов от несамонроизвольных был сформулирован 2-ой закон термодинамики. Впервые его сформулировали для объяснения причины получения работы с помощью тепловой машины и с целью определения эффективности их работы на основе коэффициента полезного действия — КПД. [c.86]

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]

Второй вид энергии отражается членом Qp=T S, который определяет ту часть энтальпии, которая в изотермическом процессе не может быть превращена в работу, а переходит только в теплоту, рассеивающуюся во внешнюю среду. Поэтому величину Qp=T S называют связанной энергией или обесцененной энергией. В тепловых машинах связанной энергией является энергия межмолекулярного взаимодействия частиц рабочего тела (водяной пар). Теплота экзотермических процессов (конденсация или реакции синтеза) также может явиться примером связанной энергии. Это броунова часть энергии Н. [c.121]