Тепловые устройства и инновации на основе термодинамики. Черный А.А. - 4 стр.

                ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ

       Возникновение термодинамики начинается с работы С.Карно (тер-
мин "термодинамика" введен Б.Томпсоном). Исследуя практическую зада-
чу получения движения из тепла применительно к паровым машинам, он
понял, что принцип получения движения из тепла необходимо рассматри-
вать не только по отношению к паровым машинам, но к любым тепловым
машинам. Был сформулирован общий метод решения задачи - термодина-
мический, заложивший основу термодинамики. Определяя коэффициент
полезного действия тепловых машин, Карно ввел цикл, состоящий из двух
изотермических (происходящих при постоянной температуре) и двух
адиабатических (без притока и отдачи тепла) процессов. КПД цикла Карно
не зависит от свойств рабочего тела (пара, газа) и определяется тем-
пературами теплоотдатчика и теплоприемника. КПД любой тепловой маши-
ны не может быть при тех же температурах теплоотдатчика и теплопри-
емника выше КПД цикла Карно. Теплота может создавать работу лишь
при наличии разности температур. По своему смыслу это и составляет со-
держание второго начала термодинамики. КПД тепловой машины оказался
зависимым не от рабочего вещества, а от температуры теплоотдатчика и
теплоприемника. Все это позволило Карно прийти к признанию принципа
невозможности создания вечного двигателя первого рода (т.е. непрерывно
действующей машины, которая, будучи однажды запущенной, совершала
бы работу без притока извне).
       Карно заложил основы термодинамики как раздела физики, изу-
чающего наиболее общие свойства макроскопических систем, находящихся
в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между
этими состояниями. Термодинамика стала развиваться на основе фунда-
ментальных принципов или начал, являющихся обобщением результатов
многочисленных наблюдений и экспериментов.
         Первое начало термодинамики (закон сохранения энергии в приме-
нении к термодинамическим процессам) гласит: при сообщении термодина-
мической системе (например, пару в тепловой машине) определенного коли-
чества теплоты в общем случае происходит при приращении внутренней
энергии системы и она совершает работу против внешних сил. Идея о том,
что теплота – не субстанция, а сила (энергия), одной из форм которой и явля-
ется теплота, причем эта сила, в зависимости от условий, выступает в виде
движения, электричества, света, магнетизма, теплоты, которые могут пре-
вращаться друг в друга, существовала в умах исследователей. Для превраще-
ния этой идеи в ясное и точное понятие, необходимо было определить об-
щую меру этой силы. Это сделали, независимо друг от друга, Р.Майер,
Д.Джоуль и Г.Гельмгольц.
        Р.Майер сформулировал закон эквивалентности механической рабо-
ты и теплоты и рассчитал механический эквивалент теплоты (1842 г.).
Д.Джоуль экспериментально подтвердил предположение о том, что теп-
лота является формой энергии и определил меру превращения механической
                                     4