în care: - temperatura absolută a încălzitorului, - temperatura absolută a frigiderului.
Ciclul Carnot, efectuat în sens invers, un sistem de refrigerare ideală cu un coeficient de refrigerare:
Prima lege a termodinamicii, ca expresie a legii conservării și transformării energiei, nu permite, cu toate acestea, pentru a determina direcția proceselor din natură. motor de lot care ar fi făcut lucrarea într-o cantitate egală cu rezumarea de căldură (perpetuum mobile de al doilea tip) lui, nu contrazice prima lege. Dar este interzisă de a doua lege a termodinamicii.
REZUMAT a doua lege a exprimat în mai multe formulări:
1. Pentru transferul de căldură la lucrările necesare pentru a avea alta decât o sursă de căldură, lichidul de o temperatură mai scăzută (Carnot (1796-1832) - fr. Physicist, inginer).
2. Căldura în sine nu poate trece de la un corp mai rece la o mai cald (R. Clausius (1822-1888) -. Este fizician).
3. Nu se poate procesa ciclic, singurul rezultat care ar fi fost lucrul mecanic efectuat de răcire rezervor de căldură (W. Thomson (1824-1907) -. Fizicianul englez).
4. Nu se poate un proces discontinuu, doar rezultatul care ar fi transformarea căldurii în muncă (M. Plank (1858-1947) - Este fizician.).
Bazat pe expresiile (22.7) poate fi scris:
unde semnul ² ² = se referă la un proces reversibil, iar semnul ² <² - к необратимому. Учитывая, что . выражение (22.9) примет вид
Raportul dintre cantitatea de căldură produsă sau cedat fluidul de lucru la o temperatură la care are loc schimbul de căldură, se numește cantitatea redusă de căldură. Ecuația (22.10) poate fi formulată după cum urmează: având în vedere suma algebrică a cantităților de căldură pe parcursul ciclului nu este mai mare decât zero (într-un ciclu reversibil este zero în ireversibil - mai mică decât zero).
Cantitatea cantitate dată de căldură pentru proces reversibil poate fi reprezentat ca diferența dintre valorile unei funcții de stat, care se numește entropie:
unde - capătul entropia 2 și 1 stări inițiale, respectiv; Aceasta este diferența de entropie:
Dacă dQ> 0, apoi dS> 0; în cazul în care dQ <0, то dS <0. Следовательно, возрастание или убывание энтропии указывает на направление теплообмена.
Luând în considerare prima lege a ecuației termodinamicii (22,11) ia forma
În tranziția unui sistem termodinamic de la starea 1 la starea 2 schimbarea entropia este independentă de proces este determinată numai de starea inițială și finală a parametrilor (valorile de temperatură și volum din aceste state).
A doua lege a termodinamicii este o lege statistică: reflectă legile mișcării unui număr mare de corpuri de particule care alcătuiesc un sistem izolat.
Exemple de rezolvare a problemelor
Problema 1. Un mol de gaz ideal dihidroalcool ocupă volum = 12,3 L = presiunea de 2 atm, încălzit la volum constant până la = 3 atm. Gazul se extinde apoi la presiune constantă până la 24,6 = l, apoi se răcește la volum constant la presiunea inițială, și în final comprimat la o presiune constantă până când volumul inițial. Definiți: 1) puncte ale ciclului de temperatură; 2) eficiența termică a ciclului.
= 12,3 L = 1,23 m 3
= 24,6 L = 2,46 m 3
Entropia și energia internă sunt funcții de stat. schimbarea lor nu depinde de calea de tranziție și depinde numai de stările inițiale și finale.
Problema 1. grafică Egal izoterm gaz ideal și procesele adiabatice în diagrama U. S (U - energia internă, S - entropie).
Problema 2. Egal gaz ideal grafice exemplare izotermă, procese izocoră, izobare și adiabatice în diagrama: 1) T. S; 2) V, S; 3) p. S. S pune pe abscisă. Graficele descriu care trece printr-un punct comun pentru ei.
Problema 3. In Fig. 22.14 prezinta cele cinci procese care au loc cu un gaz ideal. Cum energia internă a gazului în fiecare dintre procesele? Cum entropia în fiecare dintre procesele?
Sarcina 4. Desenați gazului ideal grafice exemplare izocoră, izobare, izoterma și procesele adiabatice în schema: 1) S. T; 2) S. V; 3) S. p. S întârziere pe ordonată. Graficele sunt comune la punctul de plecare.
Problema 5. In Fig. 22,15 ciclu Carnot este ilustrat în diagrama p, V pentru un gaz ideal. Care dintre zonele umbrite mai mare, I sau II?
Sarcina 7 *. Un gaz ideal (cu o g cunoscută) efectuează un proces ciclic, constând din două izoterme și două isobars. izoterme apar la temperaturi și izobară - la presiuni p1 și p2 (ori p2 e mai mare decât p1). Găsiți eficiența ciclului.
Sarcina 8. Cum entropia unui sistem termodinamic într-un proces adiabatic?
Sarcina 9. O cantitate de gaz transferată de la o stare de echilibru la starea de echilibru 2 prin: a) un proces adiabatic reversibil; b) un proces ireversibil. Starea inițială și finală a gazului sunt aceleași pentru ambele procese. 1. Care este incrementarea entropia DS de gaze în ambele cazuri? 2. Poate un al doilea proces este, de asemenea, să fie adiabatică?
Problema 10 *. Un gaz ideal printr-un ciclu format din două izoterme și două isochore. 1) În ceea ce privește comportamentul: a) energia internă; b) entropia în diferite părți ale ciclului? 2) Care părți: a) O lucrare de gaz perfectă; b) care rezultă căldură gaz Q mai mare (mai mic) la zero?
Sarcina 11 *. Un gaz ideal printr-un ciclu format din două adiabatic și două isobars. 1. Cum următoarele: a) energia internă; b) entropia în diferite părți ale ciclului? 2. Care părți: a) perfecta de locuri de muncă de gaz A; b) care rezultă căldură gaz Q mai mare (mai mic) la zero?
Sarcina 12. Arată diagrama T. V ciclu gaz ideal comis constând: a) a celor două izoterme și două isobars; b) două isobars și două isochors.
Sarcina 13. Arată diagrama T. p ciclu comis gaz ideal care constă: a) a celor două izoterme și două isochors; b) două isochors și două isobars.
Sarcina 14. Arată diagrama T. S ciclu comise gaz ideal constând din două isochors și două isobars.
Vizați 15 *. Procesul constă dintr-un izotermelor circular și două adiabatic isobars. Zugrăvi acest proces în diagrama T. S (ris.22.17)