Составители:
Рубрика:
4
другие. Его формулировка: количество теплоты, сообщенное системе, идет
на приращение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над
внешними телами.
Q =
∆
U + А (3)
или в дифференциальной форме:
δ
Q = dU +
δ
А (3
*
)
Второе начало термодинамики, для которого существует
несколько эквивалентных формулировок, определяет условия, при которых
возможны эти превращения энергии, а также возможные направления
протекания процессов. Так, если бы не второе начало, можно было легко
решить энергетическую проблему – построить двигатель, который, беря
тепло из незамерзающего Мирового океана, целиком превращал бы его в
работу.
Тепловой машиной или тепловым двигателем называется
периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет
получаемого извне количества теплоты. Любая тепловая машина состоит из
нагревателя, холодильника и рабочего тела. Нагреватель и холодильник
представляют собой два тепловые резервуара, имеющие постоянные
температуры Т
1
>Т
2
. Тепловой резервуар с более высокой температурой Т
1
называют нагревателем, а с более низкой температурой Т
2
– холодильником.
Если привести в тепловой контакт два тела с разными температурами,
то тепло самопроизвольно всегда переходит от тела с большей температурой
к более холодному телу (одна из формулировок второго начала –
формулировка Клаузиуса). В результате, происходит выравнивание
температур, и в системе устанавливается состояние термодинамического
равновесия. Процесс перехода тепла от горячего тела к холодному является
необратимым. Важно подчеркнуть, что никакой работы при этом не
производится. Таким образом, для получения работы необходимо привлечь
еще одно, вспомогательное тело, которое называют рабочим телом.
Например, это может быть газ в цилиндрическом сосуде под поршнем.
Работа любого теплового двигателя получается в результате
повторяющихся циклов. При этом за цикл от нагревателя с температурой Т
1
отнимается количество теплоты Q
1
, а холодильнику с температурой Т
2
передаётся количество теплоты Q
2
. После завершения цикла рабочее тело
возвращается в исходное состояние, поэтому изменение его внутренней
энергии за цикл равно нулю. Таким образом, полезная работа, совершаемая
рабочим телом за цикл, равна А = Q
1
−
Q
2
, а коэффициент полезного
действия тепловой машины:
1
2
1
21
1
1
Q
Q
Q
QQ
Q
A
−=
−
==
η
< 1 (4)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- …
- следующая ›
- последняя »
