Тепловая машина законы действия

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]

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]

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]

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]

Цикл, рассмотренный в начале 4, представляет собой принцип работы любой тепловой машины и дает максимальный, т. е., согласно второму закону, наибольший из вообще возможных, коэффициент полезного действия -ц, который [c.28]

Существует ряд причин, почему второе начало термодинамики относят к наиболее трудным для изучения законам физики. Первая нз них состоит в том, что второе начало необходимо было сначала открыть и сформулировать в виде некоторого суждения (постулата) о свойствах тепловых машин, следствием которого явился вывод о существовании новой функции состояния — энтропии S. В качестве такого постулата выступает, например, утверждение невозможно построить периодически действующую машину, производящую работу за счет теплоты наименее нагретых тел системы . Однако в этой формулировке нет ни слова об энтропии. В отличие от большинства законов теоретической физики фактическое содержание второго начала термодинамики — введение в обиход науки новой функции состояния S — отделено от исходного постулата достаточно длинной цепью логических построений, а из самого постулата совершенно не очевидно указанное выше утверждение. Кроме того, можно привести ряд внешне совсем несхожих утверждений, которые с равным основанием могут считаться формулировками второго начала. [c.37]

Истоки этого закона лежат в теории коэффициента полезного действия (к. п. д.) тепловых машин. Тепловой машиной называется циклический процесс, при котором тепло забирается от горячего резервуара, часть его поглош ается холодным резервуаром, а часть превраш ается в работу. Неравенство (5.138) вытекает из того факта, что к. п. д. г) (полученная работа/отобранное от горячего резервуара тепло) для любой такой тепловой машины ограничен сверху согласна неравенству [c.310]

Существует ряд причин, почему второе начало термодинамики относится к числу наиболее трудных для изучения законов физики. Одна из них состоит в том, что второе начало было впервые сформулировано в виде некоторого суждения (постулата) о свойствах тепловых машин, следствием которого явился вывод о существовании новой функции состояния — энтропии 5, которая определяется из уравнения (1,21) и в явлениях теплообмена играет такую же роль, как объем системы V при рассмотрении работы расширения. В качестве такого постулата выступает, например, утверждение невозможно построить периодически действующую машину, работающую за счет переноса теплоты от менее нагретых тел к более нагретым . В отличие от большинства основных законов физики фактическое содержание второго начала — существование функции состояния энтропии 5 — отделено от исходного постулата длинной цепью логических построений, а из самого постулата далеко не ясен его физический смысл. Этим же объясняется то, что можно привести ряд внешне совсем не схожих утверждений, которые с равным ос- [c.20]

Принцип эквивалентности, однако, не единственный общий закон для всех материальных систем, который определял бы действие тепловой машины. По Карно, для производства работы тепловой машиной необходим переход теплоты от источника более высокой температуры к источнику более низкой температуры. Это второй общий для всех систем закон. [c.147]

Законы, которым подчиняется действие тепловых машин, одновременно являются и общими термодинамическими законами. [c.167]

Термодинамика непосредственно развилась из изобретения, применения и улучшения тепловых машин [21]. Законы, которы.м подчиняется действие этих машин, одновременно являются и общими термодинамическими законами. [c.163]

Таким образом, результаты исследования тепловых машин, проводимые Карно, вышли далеко за пределы только анализа действия этих машин, но оказались также основополагающими для развития термодинамики и установления ее второго закона. [c.58]

Второй закон термодинамики возник на основе изучения принципов действия тепловых машин, назначение которых состоит в превращении теплоты Б работу. Основоположником здесь является французский [c.76]

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]

Для отдельных частных и конкретных случаев формулировка второго закона термодинамики принимает несколько иной вид. Так, например, в применении к тепловым двигателям этот закон гласит невозможна никакая периодически действующая машина, которая бы беспредельно совершала работу за счет отнятия теплоты от одного и того же источника тепла без пополнения его тепловой энергией. [c.209]

Формулировка второго закона. Существует несколько разных, но вполне эквивалентных формулировок теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому (Клаузиус) невозможна периодически действующая машина, единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет отнятия теплоты от теплового резервуара (Кельвин-Планк) вечный двигатель второго рода невозможен. [c.652]

Машины, в которых осуществляется обратный круговой процесс, могут служить не только для искусственного охлаждения, но также и для отопления, называемого в этом случае динамическим. Машина, обеспечивающая отопление с помощью обратного кругового процесса, называется тепловым насосом. Принципиальная схема работы теплового насоса показана на рис. 1, б. В нем происходит перенос тепла от окружающей среды с температурой Т к нагреваемой среде с более высокой температурой Т . Для такого переноса тепла, как и в холодильных машинах, согласно второму закону термодинамики, затрачивается механическая работа. Таким образом, действие холодильной машины и теплового насоса отличается только положением интервала температур. [c.7]

В связи с первым законом термодинамики мы пришли к понятию внутренней энергии, которая является функцией состояния. В 3 было показано, что изменение внутренней энергии можно измерить, так как оно равно количеству поглощенной теплоты или количеству совершенной работы при соответствующих условиях. Но первый закон не дает никаких указаний относительно направления самопроизвольно идущих процессов. Для того чтобы установить критерий, позволяющий решать, в каком направлении может идти самопроизвольное превращение системы, мы должны обратиться ко второму закону термодинамики, который, как и первый закон, является обобщением опыта человечества. Второй закон не может быть выведен теоретически и принимается как постулат. Имеется несколько формулировок второго закона термодинамики. Так, Клаузиус (1850 г.) ввел в термодинамику следующий постулат теплота не может сама собой переходить от холодного тела к горячему . Формулировка Планка гласит невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводится к поднятию тяжести и охлаждению теплового резервуара . Иными словами, Планк утверждает, что теплота не может самопроизвольно переходить в работу без каких-либо других изменений в системе. Эта мысль кроется и в постулате Клаузиуса, так как при самопроизвольном пе- [c.40]

После ознакомления со следствиями, вытекаюш,ими из принципа эквивалентности, читатели подготовлены к тому, что открытие нового закона, которому подчиняются действия тепловых (холодильных) машин, т. е. открытие нового закона для круговых термодинамических процессов, может повлечь за собой обнаружение нового свойства системы [c.140]

С точки зрения первого закона нет никаких препятствий тому, чтобы весь тепловой эффект реакции, например, горения угля был превращен паровой машиной в работу, лишь бы был соблюден. механический эквивалент тепла. Но опыт учит, что лишь некоторая доля энергии Q, сообщенной паровой или другой машине через теплопередачу, может перейти в работу А. Их отношение т) = А/Q — коэффициент полезного действия машины — иногда не превышает нескольких процентов и даже доли процента. [c.210]

Другая формулировка второго закона, имеющая важное значение для практики, предложена Кельвином (1851) и развита, Планком (1891) невозможна периодически действующая ма- шина (вечный двигатель второго рода), единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет отнятия теплоты от теплового резервуара. Лоястш смысл этого утверждения. Переход теплоты в работу возможен, и он происходит в любой тепловой машине. Однако он не может быть единственным результатом ее работы, а непременно сопровождается неустранимыми последствиями, которые мешают такой машине стать периодической (длительно действующей). В любой теплое вой машине превращение теплоты нагревателя (например, парового котла) в работу компенсируется одновременным необратимым переходом части теплоты к холодильнику. Эта часть теплоты не может быть использована для получения работы. Таким образом, не может быть длительно действующих тепловых машин с полным превращением теплоты в работу. [c.95]

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]

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]

Одна из важнейших областей приложения второго закона термодинамики— анализ действия устройств, предназначенных для преобразования и передачи энергии тепловых машин, холодильных установок, нагревателей, теплообменников и т. п. Основной технической характеристикой таких устройств является коэффициент полезного действия ц, определяемый как отношение значения полученной (переданной) энергии Е оя к значению использованной (затраченной) энергии Езагр [c.71]

Тепловая машина способствовала возникновению и сомнительных идей. Так, в новой форме возродилась идея создания вечного двигателя (perpetuum mobile), основанная на использовании тепловой энергии окружающей среды (вод океана, атмосферы и недр земли) в целях производства механической работы. Энергия вышеперечисленных тел огромна, так что подобный двигатель, не противореча закону сохранения энергии, должен действовать практически бесконечно долго, поскольку использует он бесконечно большую энергию природы и не вызывает при этом никаких возмущений в ней. Подобный двигатель назван вечным двигателем второго рода. [c.88]

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]

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]

Важнейшей задачей термодинамики в XIX в. было создание теории тепловых машин. В связи с этим значительная часть термодинамических исследований была посвящена круговым процессам и изучению свойств газов и паров. Обобщением этих исследований явились первое и второе начала термодинамики. В конце XIX в. на базе обоих начал возникла химическая термодинамика, объектом которой стала химическая реакция. В текущем столетии химическая термодинамика получила практическое приложение. Важнейшей характеристикой.химической реакции служит химическое равновесие, определяемое по закону действующих масс соотношением концентраций взаимодействующих веществ. Однако смещение равновесия может происходить и при изменении температуры. Я. Вант-Гофф показал в 1884 г., что влияние температуры на равновесие зависит от теплового эффекта реакции. Исходя из уравнения Клаузиуса—Клапейрона, Я. Вант-Гофф вывел уравнение изохоры реакции [c.241]

Следствием установленных С. Карно, Р. Клаузиуса и Томсона (Кельвина) положений второго закона термодинамики явилась еще одна его формулировка применительно к тепловым машинам невозможно осуществить perpetuan mobile второго рода, или другими словами нельзя осуществить такой двигатель, все действие которого сводилось бы к превращению тепла, подводимого к какому-нибудь телу, в работу без того, чтобы часть его передавалась другим телам. [c.58]

Формулировки второго закона Р. Клаузиуса и Кельвина — Карно эквивалентны. Представим себе еще раз два тепловых резервуара с температурами Т1> Т , и связанное с ними устройство анти-Клаузиуса (рис. 34), которое предположительно забирает у холодильника Гг, теплоту Qz и полностью отдает ее нагревателю Г . С этими же тепловыми резервуарами связана возможная с точки зрения второго закона тепловая машина. Она подобрана так, что, забирая у нагревателя теплоту ( 1, отдает холодильнику количество теплоты Qz, взятое у него устройством анти-Клаузиус . Таким образом, холодильник вернулся в исходное состояние, а результатом действия устройства в целом стало превращение в работу всего количества теплоты — Сг, забранного у нагревателя. Это противоречит формулировке Кельвина — Карно. Классическая термодинамика развития во второй половине XIX в., строилась именно на приведенных формулировках второго закона. Однако, как выяснилось, для построения всей завершенной системы термодинамики одних этих постулатов недостаточно. Необходимо было прибегать к дополнительным физическим образам, не всегда полностью физически реальным. Например, к представлению об идеальном газе. Необходимы были и дополнительные постулативные утверждения. [c.79]

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