Політропний процес в ідеальних газах. Залежність для зміни параметрів стану робочого тіла.
Обчислення роботи. Значення політропи для основних термодинамічних процесів. Визначення показника ступеня політропи.
Політропним називають процес, у якому енергія перетворюється за наступним законом:
, n – показник політро-пи: .
– теплоємність політропного
процесу: 
.
.
Оскільки рівняння політропи ззовні схоже з рівнянням адіабати, тільки замість k маємо показник політропи n, то всі показання адіабатного процесу справедливі для політропного, лише в них треба замінити k на n:
Політропний процес перетворюється в основні термодинамічні процеси під час певних значень показника політропи.
Якщо n=0: .
Тобто, маємо ізобарний процес.
n=1: – ізотермічний процес.
n=k: – адіабатний процес.
n=∞:
;
настільки більша
,
що в даному ви-падку ним можемо знехтувати,
тому:
– ізохорний процес.
. . .
. 
; 
;
; 
;
.
У залежності від значення показ-ника політропи, всі процеси розподіляють-ся на три групи:
0<n<1 1<n<k
Політропні процеси другої групи є найбільш ефективні, так як в них робота виконується як за рахунок теплоти, яка підводиться до робочого тіла, так і за рахунок внутрішньої енергії.
k<n<∞
Це найневигідніші процеси. У Ts-координатах:
Другий закон термодинаміки, його зміст та основні формулювання. Умови перетворення теплоти в роботу в безперервно діючому тепловому двигуні.
Другий закон вивчає напрямок та глибину протікання термодинамічних процесів. Важлива задача полягає також у дослідженні необоротності протікання термодинамічних процесів. Розглянемо ізольовану термодинамічну систему.
, 
,
,
;
.
Так як це ізольована система, то немає теплообміну з навколишнім середовищем. Таким чином:
.
(1)
Розглянемо ізольовану термодинамічну систему, коли в ній протікає необоротний процес – під час наявності тертя, на подолання якого необхідні витрати енергії. Система ізольована, тому ззовні енергія не поступає.
Кількість енергії ізольованої системи не змінюється.
dH=0
Тоді ми беремо термодинамічну тотожність, що дає:
TdS=dH-Vdp; dH=0;
.
Тертя в необоротному процесі долається за рахунок наявної роботи, і в цьому випадку:
TdS>0 T>0 dS>0 (2)
Об’єднаємо перший і другий вирази:
dS≥0 (3)
Вираз (3) зображує принцип зростання ентропії і є математичним виразом другого закону термодинаміки:
Ентропія ізольованої системи залишається незмінною, якщо в цій системі протікають оборотні процеси, і зростає, якщо в цій системі протікають необоротні процеси, але ніколи не може зменшуватись.
Ц
ей
закон дає можливість визначити напрямок
і глибину протікання термодинамічного
процесу. Довільні термодинамічні процеси
протікають в напрямку збільшення
ентропії і збільшуються під час досягнення
ентропією максимального значення.
Процес буде протікати в напрямку під-вищення ентропії.
Т
еплота
і робота є вектори, і знаками „+” і „-”
позначається напрямок вектора. Якщо
стоїть –Q, то це значить, що теплота
відводиться від робочого тіла.
Якщо робота виконується робочим тілом, то L матиме знак „+”, якщо над робочим тілом – знак „-”.
Джерелом енергії називається тіло, температура якого не змінюється під час відведення від нього теплоти, або під час підведення до цього тіла теплоти.
Розглядають
гаряче джерело
,
холодне джерело
та двигун.
Треба визначити зміну ентропії систе-ми. Вона дорівнює сумі змін компонентів системи.
,
бо
.
Таким чином, згідно з другим законом термодинаміки, система, яка перетворює енергію хаотичного руху в роботу, повинна складатись з трьох тіл: гарячого джерела, двигуна і холодного джерела.
Постулат Клаузіуса виражає також другий закон термодинаміки: теплота не може передаватись від менш нагрітого тіла до більш нагрітого без витрати на то енергії. За цим принципом працюють холодильні установки.
Третє формулювання другого закону термодинаміки: неможливо побудувати вічний двигун другого роду: нема і не може бути такого двигуна, який би всю витрачену теплоту перетворював би в роботу.
Четверте формулювання другого закону термодинаміки: рушійна сила системи не залежить від природи робочого тіла, а залежить виключно від температур гарячого і холодного джерел.