Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

Q A
η =
A
Q
,
Q ≥ 0
Q 6= Q
Q ≥ 0
Q = Q − Q .
A = Q − Q .
η = 1 −
Q
Q
.
η > 1
η = 1
Q = 0
NH
3
N
H
H
H
T
ãäå Qöèêë  òåïëîòà, ïîëó÷åííàÿ ñèñòåìîé çà öèêë, à Aöèêë  ðàáîòà, ñîâåðøåí-
íàÿ ñèñòåìîé. Äåéñòâèå òåïëîâûõ äâèãàòåëåé îñíîâàíî, êàê ïðàâèëî, íà íåêîòîðîì
öèêëè÷åñêîì ïðîöåññå, ñîâåðøàåìîì ðàáî÷èì òåëîì (âîäÿíûì ïàðîì, ïðîäóêòàìè
ñãîðàíèÿ áåíçèíà è ò.ä.). Âàæíîé õàðàêòåðèñòèêîé òåïëîâîãî äâèãàòåëÿ ÿâëÿåòñÿ
åãî òåðìè÷åñêèé êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ
                                        A
                                                                           (2.17)
                                         öèêë
                                   η=            ,
                                        Qíàãð



ãäå Qíàãð ≥ 0  òåïëîòà, ïîëó÷åííàÿ ðàáî÷èì òåëîì îò íàãðåâàòåëÿ. Âîîáùå ãî-
âîðÿ, â öèêëè÷åñêîì ïðîöåññå Qöèêë 6= Qíàãð , òàê êàê ðàáî÷åå òåëî ìîæåò îòäàòü
íåêîòîðîå êîëè÷åñòâà òåïëà äðóãèì òåëàì (õîëîäèëüíèêó). Íàçîâåì åãî Qõîë ≥ 0.
Î÷åâèäíî, ÷òî
                             Qöèêë = Qíàãð − Qõîë .                        (2.18)
Âñïîìèíàÿ ïåðâûé çàêîí òåðìîäèíàìèêè (2.16) äëÿ öèêëè÷åñêîãî ïðîöåññà, ïîëó-
÷àåì
                           Aöèêë = Qíàãð − Qõîë .                      (2.19)
Ïîäñòàíîâêà ýòîãî âûðàæåíèÿ â (2.17) ïðèâîäèò ê ñëåäóþùåé ôîðìóëå äëÿ êîýô-
ôèöèåíòà ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ òåïëîâûõ äâèãàòåëåé:
                                             Q
                                 η =1−       õîë
                                                     .                     (2.20)
                                             Q
                                             íàãð



Ýòî  âñå, ÷òî ìîæåò ñêàçàòü î òåïëîâûõ äâèãàòåëÿõ ïåðâûé çàêîí òåðìîäèíàìèêè.
Ìû âèäèì, ÷òî êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ íå ìîæåò ïðåâûøàòü åäèíèöó.
Èíà÷å ãîâîðÿ, íè îäèí òåïëîâîé äâèãàòåëü íå ìîæåò ñîâåðøèòü ðàáîòó, êîòîðàÿ
ïðåâûøàåò òåïëîòó, ïîëó÷åííóþ ðàáî÷èì òåëîì îò íàãðåâàòåëÿ. Äâèãàòåëè ñ
η > 1 ÷àñòî íàçûâàþò âå÷íûìè äâèãàòåëÿìè ïåðâîãî ðîäà. Äî îòêðûòèÿ çàêîíà
ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè íà èçîáðåòåíèå òàêèõ äâèãàòåëåé áûëî çàòðà÷åíî ìíîãî óñèëèé.
Ïåðâûé çàêîí òåðìîäèíàìèêè óòâåðæäàåò, ÷òî âå÷íûé äâèãàòåëü ïåðâîãî ðîäà
íåâîçìîæåí. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ôîðìóëà (2.20) íå çàïðåùàåò öèêëîâ ñ η = 1, â
êîòîðûõ Qõîë = 0, ò.å. âñÿ òåïëîòà, ïîëó÷åííàÿ ðàáî÷èì òåëîì îò íàãðåâàòåëÿ,
ïðåîáðàçóåòñÿ â ðàáîòó. Ìû âåðíåìñÿ ê ýòîé îïòèìèñòè÷åñêîé âîçìîæíîñòè ïîçæå,
êîãäà ïîçíàêîìèìñÿ ñî âòîðûì çàêîíîì òåðìîäèíàìèêè.

    Óïðàæíåíèÿ

     2.1. Ìîëåêóëà àììèàêà NH3 èìååò ôîðìó ïèðàìèäû (ñì. Ðèñ. 2.2).
      N            Â îñíîâàíèè ïèðàìèäû ëåæàò òðè àòîìà âîäîðîäà, à â âåðøèíå
                   íàõîäèòñÿ àòîì àçîòà. Âû÷èñëèòü ðàâíîâåñíóþ âíóòðåííþþ
         H         ýíåðãèþ îäíîãî ìîëÿ ãàçîîáðàçíîãî àììèàêà ïðè òåìïåðàòóðå
              H
                   T äëÿ äâóõ ìîäåëåé: à) ìîëåêóëà àáñîëþòíî æåñòêàÿ , ò.å. â
H
                   òåïëîâîì ðàâíîâåñèè íåò êîëåáàíèé àòîìîâ; á) ìîëåêóëà óïðó-
     Ðèñ. 2.2
                   ãàÿ , ò.å. â íåé ïðîèñõîäÿò êîëåáàíèÿ.

     2.2. Êðîìå àíàëèçà òåïëîâûõ äâèãàòåëåé, òåðìîäèíàìèêà ïîçâîëÿåò ñäåëàòü
íåêîòîðûå çàêëþ÷åíèÿ î õîëîäèëüíûõ ìàøèíàõ. Õîëîäèëüíàÿ ìàøèíà óñòðîåíà

                                        19

Страницы