Да приемем, че за простота необратимостта на цикъла се дължи на факта, че обменът на топлина между работния флуид и източник на топлина (помисли хладилник и "източник" само отрицателно температура) се появява при крайни температурни разлики, т.е. нагревател, отказване от топлина, охлажда се в # 8710; Т. хладилник и се нагрява на # 916; T.
Всеки процес, който не отговаря на условието за обратимост, което наричаме необратим процес. Един пример за необратим процес е процес на спиране на тялото под действието на силите на триене. При тази скорост на тялото намалява и спира. Енергията на механичното движение на тялото се консумира, за да се увеличи енергията на случаен движение на частиците в организма и околната среда. Енергията се разсейва. За да продължите процеса за компенсиране на движение изисква охлаждане на тялото и околната среда. В този случай, топлинни двигатели, бойлер и хладилник - не са съвършени, те не разполагат с безкраен капацитет топлина, и в процеса на получаване или даване на допълнителна температура # 916; T.
Фигура 5.6 показва един такива необратими цикли.
Както се вижда от фигурата, областта в рамките на фигура ABCD е намалял поради средства загуба намалява полезна работа цикъл и ефективност.
За обратим цикъл на Карно
За необратим цикъл
По този начин, ефективността на реален топлинен двигател се дължи на загубите на неизбежните триене и топлина са много по-малки, отколкото на ефективността на цикъла на Карно. Т.е. винаги - това заключение е валидно, независимо от причините за необратимостта на цикличен процес.
Хладилно машинно машина работи по обратната цикъл на Карно (фиг. 5.4). Това е, когато цикълът се извършва в обратна посока, топлината ще бъде взето от фризера и да се прехвърлят към нагревателя (чрез дейността на външни сили).
Обратен цикъл на Карно да помислите примера на фиг. 5.5. За изотермични компресия В-А. газ, отстранен от топлина количество Q1 в Т1. В процеса на изотермично разширяване D-C се подава към количество газ Q2 на топлина.
В този цикъл. и направи на газ работата е отрицателна, т.е.
Ако операционната орган извършва обратен цикъл, когато е възможно да се прехвърлят на енергия под формата на топлина от студено на топло тяло поради външни експлоатация ангажира сили.
За хладилно оборудване, работещо по цикъла на Карно
Адитивност (LAT additivus -. Добавена на) - стойности на имот се състои в това, че стойностите, съответстващи на целия обект, се равнява на сумата от величини на стойности, съответстващи части от тях, в определен клас на възможните дялове на обекта на парчета. Например, обемът на добавка означава, че обемът на цялото тяло е сумата на обемите на съставните си части.
Вторият закон на термодинамиката
Законът за запазване на енергията гласи, че енергията остава непроменен във всички процеси. Но той не казва нищо за какъв вид преобразуване на енергия е възможно. W-п запазване на енергията не забранява процесите, които са експериментално не настъпи: - нагряване на тялото нагрява студено; - спонтанно люлеене на махалото от почивка; - бране на пясъка в камък и т.н. Процесите в природата имат специфична ориентация. В обратна посока не възниква спонтанно, те mogut.Vse процеси са необратими в природата (стареене и смърт на организмите). Необратим процес може да се нарича обратна процес, който може да се получи само като една от връзките на по-сложен процес. Наречен спонтанни процеси, които се случват без влиянието на външни органи, което означава, че няма промяна в тези органи). Процеси на прехода от едно състояние в друго, което може да се извършва в обратна посока чрез същата последователност от междинни равновесни състояния се наричат обратими. В този случай, на самата система и заобикалящата тялото напълно се връща в първоначалното си състояние. Второ Z-N термодинамика показва посоката на възможните енергийни трансформации и по този начин изразява необратими процеси в природата. Той се инсталира чрез директен обобщение на опитните факти. Формулировка R. Clausius: невъзможно за прехвърляне на топлина от студено на горещо система в отсъствието на едновременно промяна в двете системи, или около органи. Състав D Келвин: това е невъзможно да се извърши такъв процес на партида, само в резултат на което би било да се получи работата, вследствие на топлината взета от един и същ източник. Не може вечно движение топлина от втория вид, т.е. двигател, механична работа поради охлаждане на един-единствен орган. Обяснение на необратимост в (вероятностни) интерпретация статистически характер. Чисто механични процеси (без триене) са обратими, т.е. инвариантна (не променя) чрез заместване т → -t. Уравнения на движение на всяка отделна молекула също са инвариантни при трансформации на време като Той съдържа само силата, в зависимост от разстоянието. Следователно причини необратими процеси в природата с това, че макроскопски органи съдържат много голям брой частици. Макроскопско състояние се характеризира с няколко термодинамичните параметри (налягане, обем, температура и т.н.). Микроскопско състояние се характеризира чрез определяне на координатите и скоростта (импулси) на частиците, изграждащи системата. Един видим с просто око състояние може да се реализира чрез огромен брой microstates. Означаваме: N- общ брой състояния на системата, N1 - брой микроскопична, че прилагането на тази държава, w - вероятността от дадена държава. След това. , Колкото повече N1. по-голяма вероятността даден macrostate, т.е. колкото повече време системата е в това състояние. еволюция на системата се появява в посока от невероятното състояние е по-вероятно. защото механично движение - това е правилното движение, и топлинна - хаотично, механичната енергия се превръща в топлина. Когато обмен състояние на топлина, в която едно тяло има по-висока температура (молекулите имат по-висока средна кинетична енергия) е по-малко вероятно от състоянието, в което еднаква температура. Следователно топлообмен настъпва в посока на температура изравняване на. Ентропията - мярка на разстройство. S - ентропия. Болцман уравнение: където к - е постоянна Болцман. Това уравнение показва статистическата смисъла на законите на термодинамиката. ентропия стойност на всички необратими процеси се увеличава. От тази гледна точка, животът - е постоянна борба за намаляването на ентропията. Ентропията, свързани с информацията, както е Информация води по поръчка (много ще знае - скоро остареят).
Ентропия - функция на състоянието на системата. В термодинамиката - стойност, определена от отношението. S-, където ентропията. Т.е. ентропия промяна е равно на количеството топлина прехвърля в процеса, до температура, при която се наблюдава процеса. В този смисъл, адиабатен процес - това изоентропен процес. От първия закон на термодинамиката - основно уравнение на термодинамиката. От Карно теорема следва :. Следователно: или
Ефективност на двигател с вътрешно горене.
Ефективност (CAP) - характеристика ефективност на системата (устройства машина) срещу превръщане или трансфер на енергия. Тя се определя от съотношението на полезна енергия се използва за общото количество енергия, получена от системата; обикновено означен # 951; ( "Тази") [1]. Ефективността е безразмерна velichinoyi често се измерва в проценти.
Френски инженер Сади Карно предлага идеална цикъл, което дава максимална ефективност, която , Този цикъл се състои от две изотерми и две адиабатно и се нарича цикъл на Карно.
- изотермично разширяване на. - адиабатно разширение. - изотермично сгъстяване на. - изотермичен компресия.
Изчисляваме ефективността на цикъла на Карно за идеален газ. Изотермичен процес на вътрешната енергия на идеален газ е постоянна. Ето защо, в размер на газ, равен на топлината получена. направено от газа в прехода от състояние 1 до състояние 2 (фиг. 2). Това произведение е
където - маса на идеален газ в двигател с вътрешно горене.
Количеството топлина се отказали хладилника все още се работи. изразходвани за нагнетяване на газ по време на прехода си от държавната 3 до състояние 4. Това произведение е равно на
С цел да се цикъл е затворен, състояние 1 и 4 трябва да лежат на една и съща адиабатно. Следователно състоянието
По същия начин, за страни 2 и 3 трябва да тече състояние
Разделяне една връзка в друга, стигаме до състояние на цикъл е затворен
Сега заместване в израза за ефективност, получаваме
Резултатът е формула за ефективността на цикъл на Карно:
при което - температурата на нагревател, - температура на хладилника. Карно ефективност цикъл е най-високата ефективност на всички възможни цикли, извършени в данни и температурни диапазони а.
Връщайки се към уравнение (2), което се случва в случай на обратим цикъл на Карно. По принцип, когато възможността за необратима цикъл на Карно е съотношението става:
Transform (3), както следва:
резултатът
За обратим цикъл на Карно :,
за необратим цикъл на Карно :.
За всеки обратим цикъл:
за който и да е необратим цикъл:
Свързани статии