Изменение энтропии в различных процессах

1. изохорный процесс

2. изобарный процесс

3. изотермический процесс

4. адиабатный обратимый процесс

5. политропный процесс

Изменение энтропии идеального газа:

Нетрудно представить (выразить) изменение энтропии газа через другие основные параметры состояния:

значения параметров в начале процесса.

значения параметров в конце процесса.

Если условно принять уровень отсчета на котором энтропия равна нулю, то, пользуясь формулами можно вычислить абсолютную энтропию в любом состоянии термодинамической системы. За уровень отсчета обычно принимают нормальные условия.

Энтропия является функцией состояния.

диаграмма

Круговые термодинамические процессы (циклы)

При однократном расширении рабочего тела можно выполнить органическую работу. Для повторного расширения рабочее тело нужно вернуть к исходному состоянию (сжать).

При многократном расширении и сжатии, то есть совершении кругового термодинамического процесса можно получить любое количество работы.

Необходимые условия работы тепловой машины:

· наличие рабочего тела.

· Наличие теплоисточника и теплоприемника.

· Цикличность работы.

Изображение цикла в координатах:

расширение рабочего тела с теплоподводом

сжатие рабочего тела с теплоотводом

При расширении - совершается работа расширения.

При сжатии – затрачивается работа или расходуется энергия.

в прямом цикле работа положительна.

По прямому циклу работают двигатели.

Прямой цикл идет по часовой стрелке.

В результате полного цикла после возвращения системы к исходному состоянию, все параметры, включая внутреннюю энергию, примут первоначальные значения. Поэтому, на основании первого закона термодинамики работа цикла равна теплоте переданной рабочему телу.

работа цикла.

Термодинамическая характеристика- это термический КПД равный отношения полезной работы к подведенной теплоте:

Изобразим обратный цикл в координатах:

График процесса расширения ниже графика процесса сжатия.

По обратному циклу работают компрессионные установки, холодильные установки.

Основная термодинамическая характеристика – холодильный коэффициент:

Идеальный цикл теплового двигателя. Цикл Карно

Прямой цикл Карно в и координатах:

изотермическое расширение с теплоподводом .

адиабатное расширение.

изотермическое сжатие с теплоотводом .

адиабатное сжатие.

Термический КПД цикла Карно:

.

Теорема Карно: термический КПД обратимого цикла не зависит от физических свойств рабочего тела, зависит от температуры теплоподвода и теплоотвода.

Цикл Карно – идеальный (эталонный) цикл.

Рассмотрим обратный цикл Карно:

Идеальный цикл холодильной установки

Второй закон термодинамики

1. в самопроизвольном тепловом процессе теплота может передаваться лишь от более нагретого тела к менее нагретому телу. Для осуществления обратного процесса необходимы затраты энергии.

2. невозможно осуществить тепловой двигатель, в котором вся теплота, подведенная от источника, будет преобразована в полезную работу, часть теплоты неизбежно перейдет теплоприемнику и будет потеряна. Иными словами, вечный двигатель второго рода невозможен.

3. любой реальный самопроизвольный процесс протекает в термодинамической системе до наступления равновесия.

4. все термодинамические реальные процессы не обратимы и протекают с ростом энтропии.

теплота, переданная системе извне.

теплота, появившаяся внутри системы.

Второй закон термодинамики распространяется на термодинамические системы конечных размеров.

Для бесконечной вселенной второй закон термодинамики не работает.

Эксэргия

Эксэргия – это максимально полезная работа, которая может быть получена в результате расходования какого-нибудь энергоресурса.

Эксэргия – это работоспособность термодинамической системы.

Эксэргия – это максимальная полезная работа, которая может быть получена в обратимом термодинамическом процессе, если процесс довести до конца (до достижения термодинамического равновесия).

Аналитическое выражение эксэргии в общем виде:

обобщенная координата

обобщенная сила (потенциал термодинамической системы).

обобщенная сила (потенциал окружающей среды).

Эксэргия электрического заряда:

величина заряда

потенциал системы

электрический потенциал

Эксэргия поднятой воды:

вес воды

геометрический уровень поднятой воды

уровень окружающей среды (для водохранилища, уровень нижнего бьефа).

Эксэргия энтропии:

энтропия термодинамической системы

температура термодинамической системы

температура окружающей среды

Эксэргия теплоты:

количество теплоты

температура термодинамической системы

температура окружающей среды

Эксэргетический КПД двигателя:

реализованная эксэргия

затраченная эксэргия

Эксэргетический КПД теплообменного аппарата:

Теплообменный аппарат – устройство, предназначенное для обмена температурами.

Водяной пар

Парообразование – переход вещества из жидкого состояния в газообразное

Конденсация – обратный процесс парообразования.

Температура насыщения – функция давления.

Насыщенный пар – это пар, образующийся над кипящей жидкостью, имеющий температуру равную температуре кипящей жидкости и находящийся с жидкостью в термодинамическом равновесии.

Сухой насыщенный пар- это насыщенный пар, не содержащий капель жидкости, представляющий собой реальный газ.

Влажный насыщенный пар - насыщенный пар, в котором присутствуют капли жидкости, представляет собой смесь жидких капель и сухого пара.

	………….. …… ……… …………….

сухой пар влажный пар

Степень сухости – равна отношению массы сухого пара входящего в состав влажного пара к суммарной массе влажного пара.

Удельная теплота парообразования - это теплота, которую необходимо передать 1 кг кипящей жидкости, чтобы полностью превратить ее в сухой насыщенный пар.

,

где энтальпии, соответственно кипящей жидкости и сухого насыщенного пара.

- чем выше давление, тем ниже

Перегретый пар имеет температуру выше температуры насыщенного пара при данном давлении, полученного из сухого насыщенного пара в результате теплоподвода.

Тройная точка воды – особое состояние, при котором в равновесии находится лед, жидкая вода, водяной пар (все три агрегатных состояния).

Параметры тройной точки:

(глубокий вакуум)

Критическое состояние воды характеризуется параметрами:

При давлении выше критического кипения воды не бывает.

Нагрев воды сопровождается плавным изменением свойств, постепенным переходом воды из жидкого состояния в газообразное.

При температуре выше критической вещество может находиться только в газообразном состоянии независимо от давления.

Диаграммы водяного пара:

P С T

t=const

K

K 4

4 p=const

1 2

2 3 x=0.9

x=0.1 x=0.9 3

A B A x=0.1 B

V S

h

P=const t=const

4

K х=0,9

2 B

х=0,1 3

A s

критическая точка.

линия кипящей жидкости.

линия сухого насыщенного пара.

линия таянья льда.

1. область льда.

2. область жидкости.

3. область насыщенного пара.

4. область перегретого пара

тройная точка.

----х- линии постоянной степени сухости.

Тройная точка воды – это значение параметров воды, при которых вода может одновременно находиться в трех агрегатных состояниях (т. )

Критическое состояние воды (т. )

При температуре выше критической, вода может находится только в газообразном состоянии не зависимо от давления.

При давлении выше критического, кипения не бывает, но при нагреве происходит плавный переход воды из жидкого состояния в газообразное, подобно изменению свойств аморфных тел.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: