Text_lektsiy_z_TTD_chastina_1__3-y_sem_ukr_2015
.pdf
Лекция №11-12 |
71 |
З цього місця матеріал наданий для студентів як СРС до Лекції
Наведений вище варіант (передача теплоти від гарячого тіла (Г) до холодного (Х)) - приклад довільного процесу.
Висновок:
Будь-який реальний довільний процес є необоротний. -Одне з формулю-
вань 2-го закону в найбільш загальному вигляді
б) Передача теплоти від холодного тіла до гарячого
Г
Х
|
TГ = const |
1) Застосуємо 1-й закон: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Q Х |
|
= Q Г = Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2) Застосуємо 2-й закон: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Q |
TГ > TХ |
|
SІС = SГ + S Х = |
QГ |
+ |
− |
|
QХ |
|
|
= |
Q |
− |
Q |
< 0 |
|||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
TГ |
TХ TГ TХ |
|||||||||||
|
|
(оскільки TХ < TГ ) - ознака неможливого про- |
||||||||||||||||
|
TХ = const |
цесу в ізольованій системі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Висновок:
Теплота не може сама собою переходити від холодного тіла до гарячого
Р. Клаузіус - Одне з формулювань 2-го закону
2.8 ОСОБЛИВОСТІ ВЗАЄМНОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ ТЕПЛОТИ І РОБОТИ.
а) Розглянемо можливість перетворення роботи на теплоту (L → Q)
ДР
Вважатимемо, що процеси в джерелах тепло-
джерело
роботи
|
L |
джерело |
ти (ДТ)та роботи (ДР) рівноважні |
||||
|
теплоти |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
Q |
TД Т=const |
( lr |
= qr = 0 ), |
||
|
|
|
|
||||
ПЕ |
ДТ |
||||||
|
|
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
ТДТ = const |
||
|
|
|
|
|
|||
Перетворювач энергії (ПЕ), працює циклічно (напр. маш. тертя)
Ізольована система (ІС) |
|
|
|
|
|
1) 1й закон ТТД: |
Q=L |
|
|
|
|
2) 2й закон ТТД: |
S |
ІС |
≥ 0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
SІС = |
S ДР + |
SПЕ + S ДТ |
||
ТТД (3-й семестр) |
2015 р |
Лекция №11-12 |
72 |
S ДР = 0 , тому, що ентропія не реагує на роботу (підведення або відведення
її), а тертя в ДР відсутнє. (Нагадування: робота - впорядкований рух, теп-
лота - хаос)
SПЕ = 0 , тому що зміна параметра в циклі дорівнює 0!; Таким чином
SІС = S ДТ = { |
Q = ∫Td S = T S при T = const } = + |
Q |
> 0 - процес мож- |
|
TДТ |
||||
|
|
|
ливий, але необоротний.
б) Розглянемо можливість перетворення теплоти в роботу Q L
|
|
1) 1й закон ТТД: |
|
L = Q |
|
|
|
||
ДТ T=const |
2) 2) 2й закон ТТД: |
S |
ІС |
≥ 0 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
Q |
|
|
|
|
|
SІС = |
S ДР + |
SПЕ + S ДТ |
|
ПЕ |
L |
SІС = S |
ДТ = { |
Q = ∫Td S = T S при |
|||||
|
ДР |
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
T = const |
} = = − |
< 0 - процес неможливий. |
|||||
|
|
TДТ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ізольована система
Довільний (без компенсації) процес тривалого (циклічного) перетворення
теплоти в роботу неможливий. Одне з формулювань 2-го закону -
Без компенсації - це відсутність допоміжного процесу, який міг би компенсувати зменшення ентропії ІС (в даному випадку в джерелі теплоти ДТ) при чому так, щоб виконувалася умова: S ≥ 0
ДТ
Q=L
QТертя
L
ПЕ ДР
Ізольована система
Якби вдалося перетворити Q 
L за даною схемою, то в енергетиці здійснювався б вічний круговорот енергії. Природне довкілля в цьому випадку виступає як джере-
ло теплоти (енергоресурс). В цьому випа-
дку удалося б вирішити дві проблеми:
1.Позбавитися від енергетичної кризи, тобто вирішити проблему палива;
2.Проблеми теплового, хімічного забруднення довкілля.
ТТД (3-й семестр) |
2015 р |
|
Лекция №11-12 |
73 |
|
|
|
|
|
Вічний двигун другого роду (ВД-2) -неможливий.
Тепловий двигун, що працює з одним джерелом тепла, називається ВД дру-
гого роду. (В. Оствальд - одне з формулювань 2-го закону)
Енергія, що передається у формі теплоти, обумовлена особливим видом руху
- хаотичним рухом атомів і молекул, тоді як всі інші види енергії пов'язані з
впорядкованим рухом структурних часток. Впорядкований рух легко може стати хаотичним як найбільш вірогідним, і навпаки, впорядкування хаотич-
ного руху пов'язане з великими труднощами. У зв'язку з цим Д. Больцман сформулював 2-й закон так: природа прагне до переходу від менш вірогід-
них станів до станів більш вірогідних. (Одне з формулювань 2-го закону).
|
|
ТТД (3-й семестр) |
2015 р |
Лекція №13 |
74 |
||
Лекція №13 |
Дата: |
|
|
2.9 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ЦИКЛИ.
Цикл - круговий процес робочого тіла (нагадування, див. Л №3)
Цикл відображає поведінку РТ при взаємодії його із зовнішнім середовищем (зовнішніми джерелами) в процесі тривалої (безперервною, циклічною) роботи теплових машин.
Пам’ятаємо, що існують дві причини необоротності. Залежно від місця ви-
никнення їх в циклах, ці дві необоротності прийнято ділити:
1)зовнішні - пов'язані з теплообміном при кінцевій різниці температур ( T) між РТ і зовнішніми джерелами теплоти (ДТ);
2)внутрішні:
а) в простих циклах - тертя в РТ (по ходу РТ) ( lr = qr > 0 )
б) в складних циклах - разом з тертям в складних циклах є внутрішній теплообмін між потоками РТ при кінцевій T.
Цикли
|
Прямі |
Зворотні |
|
|
(теплові двигуни) |
(ХУ, ТНУ) |
|
|
|
|
|
Оборотні
Відсутні вну-
трішні і зов- нішні необо-
ротності.
Ідеальні
Відсутні внутрішні необоротності при наявності зовні-
шніх. Звернути увагу:
а) в ідеальних простих циклах, де внутрішній теплообмін між потоками РТ відсутній (за визначенням) умовою ідеальності циклу є - відсутність тертя по ходу РТ, тобто цикл складається з рівноважних процесів lr = qr = 0 .
б) Крім того, в ідеальних складних циклах може бути внутрішній теплообмін між потоками РТ (регенерація), тоді він повинен протікати при нескінченно малій різниці температур dT = dt = 0 .
Для оцінки ефективності слугує ηt - ТМК ідеального циклу
Реальні
Внутрішні і зовнішні не-
оборотності присутні. Для оцінки ефективності
слугує ηi -
ТМК реального циклу
Посилення ідеалізації
При аналізі циклів звертатимемо увагу на:
ТТД (3-й семестр) |
2015 р |
