Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Энтропия

Насыщенный пар низкокипящей жидкости с давлением Р1, температурой Т1, степенью сухости х1 всасывается компрессором К м адиабатно сжимается. При сжатии

Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Энтропия

Реферат

Физика

Другие рефераты по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова»

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра «Трактора и автомобили»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теплотехника»

Вариант № 2

 

 

 

 

Выполнил студент второго курса

Факультета заочного обучения

специальности «Технология обслуживания

и ремонта машин в АПК»

шифр ТУ 04 72

гр. Анисимович И.И.

Домашний адрес: г. Пермь,

Ул. Семченко 6-223

Проверил: профессор Манташов А.Т.

____________________

 

«____» _________2005г.

 

 

 

Пермь

Задание № 1

Вопрос № 2 Что понимают под нормальными физическими и нормальными техническими условиями состояния системы?

Под этими состояниями понимают такое состояние системы, при котором значение температуры и давления равны, соответственно, для нормального физического (НФУ) и для нормального технического условия (НТУ) состояния системы. Эти значения применяют для задания состояния термодинамической системы при расчетах.

Вопрос № 7 Приведете аналитическое выражение второго закона термодинамики.

Второй закон термодинамики можно сформулировать следующим образом: невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более теплым (постулат Клаузиуса, 1850 г.).

Второй закон термодинамики определяет также условия, при которых теплота может, как угодно долго преобразовываться в работу. В любом разомкнутом термодинамическом процессе при увеличении объема совершается положительная работа:

,

где l конечная работа,

v1 и v2 соответственно начальный и конечный удельный объем;

но процесс расширения не может продолжаться бесконечно, следовательно, возможность преобразования теплоты в работу ограничена.

Непрерывное преобразование теплоты в работу осуществляется только в круговом процессе или цикле.

Каждый элементарный процесс, входящий в цикл, осуществляется при подводе или отводе теплоты dQ, сопровождается совершением или затратой работы, увеличением или уменьшением внутренней энергии, но всегда при выполнении условия dQ=dU+dL и dq=du+dl, которое показывает, что без подвода теплоты (dq=0) внешняя работа может совершаться только за счет внутренней энергии системы, и, подвод теплоты к термодинамической системе определяется термодинамическим процессом. Интегрирование по замкнутому контуру дает:

, , так как .

Здесь QЦ и LЦ - соответственно теплота, превращенная в цикле в работу, и работа, совершенная рабочим телом, представляющая собой разность |L1| - |L2| положительных и отрицательных работ элементарных процессов цикла.

Элементарное количество теплоты можно рассматривать как подводимое (dQ>0) и отводимое (dQ<0) от рабочего тела. Сумма подведенной теплоты в цикле |Q1|, а сумма отведенной теплоты |Q2|. Следовательно,

LЦ=QЦ=|Q1| - |Q2|.

Подвод количества теплоты Q1 к рабочему телу возможен при наличии внешнего источника с температурой выше температуры рабочего тела. Такой источник теплоты называется горячим. Отвод количества теплоты Q2 от рабочего тела также возможен при наличии внешнего источника теплоты, но с температурой более низкой, чем температура рабочего тела. Такой источник теплоты называется холодным. Таким образом, для совершения цикла необходимо иметь два источника теплоты: один с высокой температурой, другой с низкой. При этом не все затраченное количество теплоты Q1 может быть превращено в работу, так как количество теплоты Q2 передается холодному источнику.

Условия работы теплового двигателя сводятся к следующим:

  1. необходимость двух источников теплоты (горячего и холодного);
  2. циклическая работа двигателя;
  3. передача части количества теплоты, полученной от горячего источника, холодному без превращения ее в работу.

В связи с этим второму закону термодинамики можно дать еще несколько формулировок:

  1. передача теплоты от холодного источника к горячему невозможна без затраты работы;
  2. невозможно построить периодически действующую машину, совершающую работу и соответственно охлаждающую тепловой резервуар;
  3. природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным.

Следует подчеркнуть, что второй закон термодинамики (так же как и первый), сформулирован на основе опыта.

В наиболее общем виде второй закон термодинамики может быть сформулирован следующим образом: любой реальный самопроизвольный процесс является необратимым. Все прочие формулировки второго закона являются частными случаями наиболее общей формулировки.

Что понимается под энтропией?

Несоответствие между превращением теплоты в работу и работы в теплоту приводит к односторонней направленности реальных процессов в природе, что и отражает физический смысл второго начала термодинамики в законе о существовании и возрастании в реальных процессах некой функции, названной энтропией, определяющей меру обесценения энергии.

Часто второе начало термодинамики преподносится как объединенный принцип существования и возрастания энтропии.

Принцип существования энтропии формулируется как математическое выражение энтропии термодинамических систем в условиях обратимого течения процессов:

.

Принцип возрастания энтропии сводится к утверждению, что энтропия изолированных систем неизменно возрастает при всяком изменении их состояния и остается постоянной лишь при обратимом течении процессов:

.

Оба вывода о существовании и возрастании энтропии получаются на основе какого-либо постулата, отражающего необратимость реальных процессов в природе. Наиболее часто в доказательстве объединенного принципа существования и возрастания энтропии используют постулаты Р.Клаузиуса, В.Томпсона-Кельвина, М. Планка.

В действительности принципы существования и возрастания энтропии ничего общего не имеют. Физическое содержание: принцип существования энтропии характеризует термодинамические свойства систем, а принцип возрастания энтропии наиболее вероятное течение реальных процессов. Математическое выражение принципа существования энтропии равенство, а принципа возрастания неравенство. Области применения: принцип существования энтропии и вытекающие из него следствия используют для изучения физических свойств веществ, а принцип возрастания энтропии для суждения о наиболее вероятном течении физических явлений. Философское значение этих принципов также различно.

В связи с этим принципы существования и возрастания энтропии рассматриваются раздельно и математические выражения их для любых тел получаются на базе различных постулатов.

Вывод о существовании абсолютной температуры T и энтропии s как термодинамических функций состояния любых тел и систем составляет основное содержание второго закона термодинамики и распространяется на любые процессы обратимые и необратимые.

Вопрос № 12 Каким образом задают газовую смесь?

Состав газовой смеси может быть задан парциальными давлениями, массовыми или объёмными долями. Это необходимо для определения состава газовой смеси.

Задание смеси парциальными давлениями.

- это равенство называется законом Дальтона

Задание смеси объёмными долями

Объёмной долей называется отношение приведённого объёма данного газа к объёму всей смеси, обозначается ri она равна: , где Vi приведённый объём. Сумма приведённых объёмах равна объёму смеси:

Задание смеси массовыми долями.

Массовую долю выражают через объёмную:

или , где - кажущаяся молярная масса смеси.

Вопрос № 17 в чём смысл выражения уравнения Майера?

Уравнение гласит: «Для любого газа разность между теплоемкостями при р = cоnst численно равна величине газовой постоянной этого газа». Оно имеет вид: , где СР теплоёмкость при постоянном давлении, СV - теплоёмкость при постоянном объёме. Уравнение является одним из наиболее существенных в термодинамике.

Задание № 2

Вопрос № 1 Дать определение термодинамического процесса. Изобразить процесс в pv и Ts координатах.

Термодинамический процесс это определённая последовательность изменения состояния рабочего тела системы при её взаимодействии с окружающей средой.

Процесс бывает обратимым и необратимым, а также равновесным, т.е. протекающий с бесконечно малым отклонением состояния системы от равновесного.

процесс в pv координатах

Процесс в Тs координатах

Вопрос № 6 Как вычисляется работа техническая в политропном процессе?

Техническая работа вычисляется по формуле (2.60): , где R газовая постоянная, T температура, Р1 и Р2 давление до и после работы, n показатель политропы.

Вопрос № 11 Изотермический процесс и его особенности.

Изотермическим называется процесс, протекающий при постоянной температуре.

К его особенно

Похожие работы

1 2 3 > >>