Нагреватель Q₁ Рабочее Q₂ Холодильник

Т₁ тело Т₂



A= Q₁ - Q₂ .

Любой тепловой двигатель должен иметь рабочее тело, нагреватель с температурой Т₁ , который передает рабочему телу количество теплоты Q₁ и холодильника с температурой Т₂ , который забирает у рабочего тела количество теплоты Q₂ . В результате совершается работа А= Q₁ - Q₂ . Отсюда следует, что невозможно создать двигатель который всю полученную теплоту превращал бы в работу. Этот принцип называется вторым началом термодинамики в формулировке Кельвина-Планка. КПД двигателя равен:



Холодильной установкой называется циклически действующее устройство, которое поддерживает в холодильной камере температуру более низкую, чем окружающей среде.

Рассмотрим работу холодильной машины. В этом случаи, от более холодного тела отбирается некоторое количество теплоты Q₂ , а более горячему передаётся количество теплоты Q₁ > Q₂ . Чтобы это было возможно , над рабочим телом надо совершить работу А=

---

Q₁ - Q₂ . Из анализа работы холодильной машины вытекает другая формулировка второго начала термодинамики (Клаузиус).Без совершения работы нельзя отобрать теплоту у более холодного тела и передать её более горячему. Самопроизвольно теплота может переходить только от более горячих тел к менее горячим.

Величина > 1 называется холодильным коэффициентом.




Н агреватель Q₁ Рабочее Q₂ Холодильник

Т₁ тело Т₂



A= Q₁ - Q₂

Холодильная установка может быть использована как тепловой насос для отопления. При этом электроэнергия используется для того, чтобы привести в действие холодильную установку, в которой нагревателем является отапливаемое помещение, а холодильной камерой- наружная атмосфера. При этом отапливаемое помещение получает большее количество теплоты, чем его выделяется при непосредственном преобразовании электрической энергии во внутреннюю энергию нагревателем типа электрических печей, электрических плиток и т.д.
5. Энтропия.

Энтропия - функция состояния, дифференциалом которой является отношение:

---

где S- приращение энтропии.

dQ- количество теплоты.

T-температура системы.

Энтропия является количественной мерой степени молекулярного беспорядка в системе.

Сообщение системе тепла приводит к усилению теплового движения молекул и следовательно к увеличению степени беспорядка в системе. Чем выше температура ( т.е. больше внутренняя энергия системы) , тем относительно меньшей сказывается доля беспорядка, обусловленного сообщением данного количества тепла dQ.

При температуре абсолютного нуля энтропия всякого вещества равна 0. (теорема Нериста) или третье начало термодинамики. Отсюда вытекает, что энтропия всякого тела стремится к нулю при стремлении к нулю температуры.

lim S=0

^T→0
6. Цикл Карно и его КПД для идеального газа.

Основываясь на втором начале термодинамики Карно доказал теорему: из всех периодически действующих машин, имеющих одинаковые температуры нагревателя и холодильника, большим коэффициентом полезного действия обладают обратимые машины; при этом КПД этих машин одинаков и не зависит от конструкции и природы рабочего тела.

Карно придумал цикл , коэффициент полезного действия которого является наибольшим. Этот цикл получил название цикла Карно. Он состоит из двух адиабат (1-2,3-4) и двух изотерм (2-3,4-1).
p

2 .
. 3
.

1 .

4




V
Коэффициент полезного действия такого цикла, как показал Карно, определяется по формуле: , где Т

---

₁ – температура нагревателя, Т₂ – температура холодильника.

Во второй теореме Карно доказал, что коэффициент полезного действия реальной машины, работающей с теми же нагревателем и холодильником всегда меньше этого значения. Формула Карно, таким образом, определяет максимальное значение коэффициента полезного действия теплового двигателя.

Теорема Карно послужила основанием для установления термодинамической шкалы температур. Из формул и , следует, что . Для сравнения температур Т₁ и Т ₂ двух тел надо осуществить обратимый цикл Карно, в котором одно тело используется в качестве нагревателя, а другое в качестве холодильника. Из полученного равенства следует, что отношение температур равно отношению количеств теплоты отданного в данном цикле к полученному в данном цикле.

При этом химический состав рабочего тела не влияет на результат сравнения, поэтому такая температурная шкала не связана со свойствами веществ.
7. Явления переноса

Явлениями переноса называются необратимые процессы, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, количества движения.

К явлениям переноса относятся:

а) диффузия (перенос массы)

б) теплопроводность ( перенос энергии)

в) внутреннее трение (перенос количества движения)

Перенос энергии, массы, и количества вещества всегда происходит в направлении, обратным их градиенту.

Средняя длина свободного пробега молекулы прямо пропорциональна её средней арифметической скорости <υ>и обратно пропорциональна среднему числу столкновений <Z> за единичный промежуток времени.


Диффузия

Пусть в некотором объёме газа имеет место неоднородность а именно: газ имеет различные плотности ρ₁ и ρ₂ .

Молекулы диффундируют туда, где плотность меньше, где концентрация ниже, начнется перемешивание газа.

Явления проникновения молекул одного вещества в межмолекулярное пространство другого (перемешивание вещества) называется диффузией.

---

Описывается процесс диффузии уравнением Фика.



где ∆ M - переносимая масса;

градиент плотности;

∆S – площадь;

∆t- время;

Д- коэффициент диффузии, зависящий от рода вещества, температуры, давления.

Знак минус говорит о том, что масса переносится в сторону уменьшения убывания плотности.

Если в этом уравнении принять:

∆S= 1м² , ∆t=1с, = 1 , то

Д= Д= М, где Д- коэффициент диффузии.

Коэффициент диффузии численно равен массе вещества, переносимого в единицу времени через единицу площади перпендикулярно направлению распространения при градиенте плотности равном единице.

Коэффициент диффузии зависит от температуры и массы диффундирующих молекул.

Диффузия протекает не только в газообразных, но и в твердых и жидких телах.

В жидкости диффузия протекает в 1000 раз медленнее, чем в газах, (например, для О₂ Д=8·10^-6 , а для жидкости Д=10^{-10 -} 10 ^–9 ).

Коэффициент диффузии для жидкости определяется по формуле:

,

где К- постоянная Больцмана;

Т- абсолютная температура;

R- радиус молекул;

- (этта) коэффициент динамической вязкости жидкости.

То есть скорость протекания диффузии в жидкости прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна вязкости. В твердых телах скорость протекания диффузии ещё меньше.(опыт со свинцовой и золотой пластинками).
Теплопроводность

---

Смотрите также файлы

• Заключение Список использованных источников Введение.docx

• Рабочая программа по предмету Биология для 9 классов составлена на основе следующих нормативных актов и учебнометодических документов.doc

• Введите название организации Введите название документа.docx

• Контрольная работа 1 (Вариант 6) по дисциплине Электроника 2023 г Задача 1.doc

• Рабочая программа по биологии для 10 а класса на 2017 2018 учебный год (2 часа в неделю, 70 часов в год).doc