Поделиться
ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ 2.pdf
Первый закон термодинамики
Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в
другое равно сумме работы Количество теплоты, внешних сил и
количества переданное системе, идёт на теплоты, переданного изменение её
внутренней системе системойэнергии и наработысовершениенад
внешними телами
Адиабатный процесс — это процесс, при котором не происходит теплообмена с внешней средой.
Физически это означает, что процесс протекает достаточно быстро и система не успевает обменяться теплотой с внешними телами. Однако коль скоро мы имеем дело с равновесными процессами, скорость адиабатного процесса не должна быть слишком уж велика. Примером таких процессов может служить распространение звуковых колебаний в упругой среде.
График адиабаты
Рис. Адиабатный процесс в идеальном газе: 1 — адиабата, 2 — изотерма
|
Процесс |
Постоянный параметр |
Первый закон термодинамики |
|
Изохорный |
V = const |
ΔU = Q |
|
Изотермический |
Т = const |
Q = A' |
|
Изобарный |
Р = const |
Q = ΔU + A' |
|
Адиабатный |
Q = const |
ΔU = -A' |
Адиабатные процессы в Природе и технике
Поскольку при быстром сжатии и расширении газа теплообмен очень невелик, адиабатные процессы широко используются в технике, и играют большую роль в атмосферных явлениях в Природе.
Например, в двигателях внутреннего сгорания горючая смесь после впуска в цилиндр в течение короткого времени сжимается, а затем, после воспламенения смеси в течении короткого времени расширяется. Таким образом, такты сжатия и рабочего хода в двигателях являются хорошими примерами адиабатного процесса.
Значительный нагрев газа при адиабатном процессе используется в дизельных двигателях. В этих двигателях нет систем для поджигания сжатой топливовоздушной смеси. В дизеле происходит сжатие атмосферного воздуха, сильнее, чем в бензиновом карбюраторном двигателе. А в конце сжатия топливо впрыскивается в цилиндр с помощью специальной форсунки. В этот момент воздух имеет температуру, достаточную для самовоспламенения впрыснутой горючей смеси, температура сгоревшей топливовоздушной смеси резко возрастает, смесь расширяется, толкая поршень и совершая полезную работу.
|
Природные адиабатные процессы играют значительную роль в формировании погоды. Нагретые массы воздуха быстро поднимаются вверх и расширяются. В результате их температура падает ниже точки росы, и влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется в облака. Однако, при снижении снова происходит адиабатное сжатие, температура повышается, и облачные капли у нижней границы облаков снова превращаются в пар. |
Невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.
Из второго закона термодинамики вытекает невозможность создания вечного двигателя второго рода, то есть двигателя, который совершал бы работу за счёт охлаждения какого-либо одного тела.
Устройства, которые совершают механическую работу за счёт внутренней энергии топлива, называются тепловыми двигателями.
Тепловыедвигатели– устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в
механическую.
Принцип действия тепловых двигателей
|
|
|
(КПД) теплового двигателя –
отношение работы А’, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:
|
А
Q1 |
|
А
Q1
|
где-работа, совершаемая двигателем
Q 
1 как у всех двигателей некоторое КПД всегда
меньше единицы, так
количество теплоты передаётся холодильнику
При Т1 Т2 0 двигатель не может работать
МаксимальноезначениеКПД тепловых двигателей (цикл Карно):
|
max |
T 1 T2 T1 |
|
Двигатель |
КПД, % |
|
Паровая машина |
1 |
|
Паровоз |
8 |
|
Карбюраторный двигатель |
20 - 30 |
|
Газовая турбина |
36 |
|
Паровая турбина |
35 - 46 |
|
Ракетный двигатель на жидком топливе |
47 |
Отрицательные последствия КПД тепловых двигателей использования тепловых двигателей:
•Потепление климата
•Загрязнение атмосферы •Уменьшение кислорода в атмосфере
Решение проблемы:
•Вместо горючего использовать сжиженный газ.
•Бензин заменить водородом.
•Электромобили.
•Дизели.
•На тепловых электростанциях использовать скрубберы, в которых сера связывается с известью.
•Сжигание угля в кипящем слое.
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
