9.Второй закон термодинамики.Энтропия.

Формулировки:

Р. Клаузиус: Невозможен процесс, единственным результатом которого является переход теплоты от более холодного тела к более горячему

У. Томсон: Теплота наиболее холодного из участвующих процессе тел не может служить источником работы.

Существует функция состояния системы (энтропия), определяющая направление самопроизвольного процесса: в изолированной системе самопроизвольно могут протекать только те процессы, при которых происходит увеличение энтропии.

Энтропия (S) [ Дж/K ] или энтропийные единицы э.е.

Физический смысл энтропии: мера беспорядка в системе

Формула Больцмана: S=k*lnW

k=R/NA = 1.38* Дж/К k – постоянная Больцмана; W- число микросостояний, которыми реализуется данное макросостояние

11.Термодинамические процессы идеальных газов:изотермический и адиабатный.

Изотермический процесс

Изотермический, (Т = const) происходящий при постоянной темпера­туре

Уравнение изотермического процесса: Т= const или pv = const.Графически изотермический процесс в р—v-диаграмме изображается в виде равнобокой гиперболы что вытекает из уравнения pv = const, и называется изотермой.

Связь между параметрами изотермического процесса определяется законом Бойля — Мариотта:

Так как Т1 = Т2, изменение внутренней энергии газа в изотермическом процессе равно нулю:

Совершенная 1 кг газа работа в изотермическом процессе, c  учетом того что RT = const, определяется следующим образом:

Пользуясь законом Бойля — Мариотта, получим:

Для произвольной массы рабочего тела уравнение работы примет вид:

Графически в p-v диаграмме работа в процессе 1-2 определяется площадью под изотермой. Теплота, участвующая в изотермическом процессе, определится соотношением:

Это означает что вся подведенная в изотермическом процес­се теплота  расходуется на совершение работы.

Адиабатный процесс

адиабатный, (q = 0) протекающий без подвода или отвода теплоты, т.е. протекающий без теплообмена с окружающей средой; Уравнение адиабатного процесса имеет вид:

где k =cp/cv   -показатель адиабаты для идеального газа.

Графически адиабатный процесс на p-v-диаграмме изо­бражается неравнобокой гиперболой, называемой адиабатой. Адиабата круче изотермы, так как к > 1.

Связь между параметрами процесса определяется, используя уравнение адиабаты и уравнение состояния газа pv = RT:

Изменение внутренней энергии для т кг вещества определяется по формуле:

Работа в адиабатном процессе, совершенная 1 кг газа, может быть определена из уравнения первого закона термодинамики :

Так как в адиабатном процессе q=0, то:

И

то есть работа расширения в адиабатном процессе совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа.

Адиабатный процесс протекает без подвода теплоты, следовательно  Q=0.

12.Водный режим парового котла. Охрана окружающей среды от вредных выбросов котельных агрегатов.

Водный режим котла - поддержание определенных качеств, показателей поступающей в паровой котел питательной и циркулирующей в нем котловой воды предохранения поверхности нагрева котла и пароперегревателя, а также паровых турбин от отложения солей и коррозии. Вода на разных стадиях процесса в котлах-агрегатах имеет различные названия: исходная, получаемая непосредственно из источников водоснабжения и подвергаемая дальнейшей обработке; добавочная подпиточная, специально приготовляемая в установках очистки воды и предназначаемая для питания парового и водогрейного котлов, дополнительного к возвращаемому конденсату; питательная вода — подаваемая питательными насосами в котел; котловая вода — циркулирующая в контуре котла. Качество исходной, подпиточной, питательной и котловой воды характеризуется: количеством взвешенных частиц, сухим остатком, общим солесодержанием, жесткостью, щелочностью, содержанием кремниевой кислоты, концентрацией водородных ионов и наличием коррозионно-активных газов. Чистота внутренних поверхностей нагрева котла помимо надлежащей обработки питательной воды обеспечивается поддержанием в паровых котлах с естественной циркуляцией фосфатного режима котловой воды.

Во всем мире при сжигании различных видов органического топлива трубы промышленных предприя тий выбрасывают огромное количество продуктов сгорания (дымовых газов). За каждые 12—14 лет происходит удвоение объема выбрасываемых токсичных веществ. В продуктах сгорания, выбрасываемых в атмосферу, содержатся вредные компоненты, основными из которых являются: 1) твердые частицы при сжигании твердого и жидкого топлива; 2) газообразные окислы серы; 3) окислы азота; 4) оксид углерода ; 5) диоксид углерода; 6) углеводороды;