Физические основы теплотехники. Часть I. Термодинамика. Панов В.К. - 121 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КамчатГТУ | Петропавловск-Камчатский

Составители: 

Рубрика: 

§ 28. Равновесность и обратимость процессов
119
нужно вернуть 100 Дж, т. е. непосредственно над газом долж-
на быть совершена такая работа. Но кроме этого внешней сре-
де придется потратить еще 10 Дж против силы трения. Поэто-
му при сжатии газа ΔU
внеш.ср
= –110 Дж, а получено было при
его расширении всего 90 Дж.
В результате мы провели адиабатный процесс в прямом
и обратном направлениях, вернули газ в исходное состояние,
но это привело к изменению состояния внешней среды. По-
этому такой процесс придется считать необратимым.
Какова причина необратимости? В данном примере это
сила трения. Степень изменения состояния внешней среды, а
значит, и степень необратимости процесса, очевидно, опреде-
ляется относительным вкладом силы трения в энергетический
баланс процесса. В этом примере он составил 10%.
Другой пример — теплообмен.
Пусть два тела с температурами Т
1
и Т
2
об-
разуют изолированную систему (рис. 5.13).
Тело 1 передало телу 2 100 Дж тепла. Ес-
ли температуры тел одинаковы, эти 100 Дж
с тем же успехом могут быть переданы
обратно и «никто этого не заметит» — на
состоянии внешней среды и самих тел та-
кой обратимый процесс не отразится. Но,
опять же, так не бывает.
тело 1
Заметный теплообмен происходит между телами с раз-
личной температурой (рис. 5.14). Если Т
2
< Т
1
, то вернуть телу 1
его 100 Дж можно, но для этого между телами нужно помес-
тить рабочее тело и организовать в нем обратный цикл. Это
значит, что потребуются затраты внешней работы (L
ц
< 0) – на-
пример 20 Дж.
Как следует из первого начала для кругового процесса
Q
ц
= Q
1
– Q
2
= L
ц
⇒ Q
1
= L
ц
+ Q
2
,
горячему источнику – телу 1 будет передано больше тепла,
чем отнято у холодного – тела 2, на величину затраченной ра-
боты цикла. Поэтому, вернув телу 1 отданные им 100 Дж теп-
ла, тело 2 в исходное состояние мы не вернем, поскольку у не-
го будет отнято всего 80 Дж тепла. Точно так же, если захотим
вернуть в исходное состояние тело 2, отнимем у него полу-
тело 2
Q
T
1
T
2
Рис. 5.15. Обратимый
теплообмен 
§ 28. Равновесность и обратимость процессов                 119

нужно вернуть 100 Дж, т. е. непосредственно над газом долж-
на быть совершена такая работа. Но кроме этого внешней сре-
де придется потратить еще 10 Дж против силы трения. Поэто-
му при сжатии газа ΔUвнеш.ср = –110 Дж, а получено было при
его расширении всего 90 Дж.
      В результате мы провели адиабатный процесс в прямом
и обратном направлениях, вернули газ в исходное состояние,
но это привело к изменению состояния внешней среды. По-
этому такой процесс придется считать необратимым.
      Какова причина необратимости? В данном примере это
сила трения. Степень изменения состояния внешней среды, а
значит, и степень необратимости процесса, очевидно, опреде-
ляется относительным вкладом силы трения в энергетический
баланс процесса. В этом примере он составил 10%.
      Другой пример — теплообмен.
Пусть два тела с температурами Т1 и Т2 об-
разуют изолированную систему (рис. 5.13).           тело 1   T1
Тело 1 передало телу 2 100 Дж тепла. Ес-                  Q
ли температуры тел одинаковы, эти 100 Дж
                                                    тело 2   T2
с тем же успехом могут быть переданы
обратно и «никто этого не заметит» — на
состоянии внешней среды и самих тел та-
кой обратимый процесс не отразится. Но, Рис. 5.15. Обратимый
                                                  теплообмен
опять же, так не бывает.
      Заметный теплообмен происходит между телами с раз-
личной температурой (рис. 5.14). Если Т2 < Т1, то вернуть телу 1
его 100 Дж можно, но для этого между телами нужно помес-
тить рабочее тело и организовать в нем обратный цикл. Это
значит, что потребуются затраты внешней работы (Lц < 0) – на-
пример 20 Дж.
      Как следует из первого начала для кругового процесса
                Qц= Q1 – Q2 = Lц ⇒ Q1 = Lц+ Q2,
горячему источнику – телу 1 будет передано больше тепла,
чем отнято у холодного – тела 2, на величину затраченной ра-
боты цикла. Поэтому, вернув телу 1 отданные им 100 Дж теп-
ла, тело 2 в исходное состояние мы не вернем, поскольку у не-
го будет отнято всего 80 Дж тепла. Точно так же, если захотим
вернуть в исходное состояние тело 2, отнимем у него полу-

Страницы