ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
работы необходимо наличие потока, в данном случае потока
теплоты. Если же холодильник будет отсутствовать, то рабочее
тело неизбежно придет в тепловое равновесие с нагревателем и
поток теплоты прекратится).
а б
Рис. 1. Схема тепловой машины (а) и её термодинамич. цикл (б)
В соответствии с первым началом термодинамики, при
осуществлении кругового процесса в результате возвращения
рабочего тела в исходное состояние его внутренняя энергия за цикл
не изменится. Поэтому совершенная рабочим телом механическая
работа равна разности подведенной и отведенной теплоты
:
21
QQA
−
=
.
(36)
Тепловой коэффициент полезного действия (КПД) цикла
любой ТМ можно рассчитать как отношение полезной работы А к
количеству теплоты Q1, переданной от нагревателя:
1
21
1
Q
QQ
Q
A
−
==
η
.
(37)
Из выражения (37) следует, что КПД любой ТМ всегда меньше
единицы, так как часть полученной от нагревателя теплоты должна
передаваться холодильнику.
Термодинамический цикл, осуществляемый в обратном
направлении, может быть использован для работы холодильной
необратимый процесс. Это утверждение является одной из
формулировок второго начала термодинамики.
Изолированная термодинамическая система стремится к
максимальному значению энтропии, при котором наступает
состояние термодинамического равновесия. Необходимо отметить,
что если система не является изолированной, то в ней возможно
уменьшение энтропии. Примером может служить обычный
холодильник, внутри которого возможно уменьшение энтропии. Но
для
таких открытых систем локально понижение энтропии всегда
компенсируется возрастанием энтропии в окружающей среде,
которое превосходит это уменьшение.
3.5. Основное неравенство и основное уравнение термоди-
намики
Согласно второму началу термодинамики, элементарное
количество теплоты δQ связано с изменением энтропии системы dS
следующим неравенством:
QTdS
δ
≥ .
(58)
Рассматривая его совместно с первым началом
термодинамики:
.QdUPdV
δ
=
+
(59)
Получаем основное неравенство термодинамики в виде
.TdS dU PdV≥+
(60)
Здесь знак равенства соответствует равновесным
термодинамическим процессам, а знак «больше» – неравновесным.
Для анализа равновесных процессов выражение (61) можно
записать в виде уравнения
,TdS dU PdV
=
+
(61)
которое носит название основного уравнения термодинамики
равновесных (обратимых) процессов. С его помощью можно
рассчитывать любые равновесные термодинамические процессы.
Пример
Рассчитать КПД двигателя внутреннего сгорания,
термодинамический цикл которого состоит из следующих
процессов (рис. 5): 1→2 – изохорический подвод теплоты при
19 26
