Файл: Шемаханов, М. М. Основы термодинамики и кондиционирования рудничной атмосферы учебник.pdf

В компрессор 1 (рис. 29) из холодильной камеры 4 поступает воздух при давлении р\ и температуре Д. После его адиабатного сжатия в компрессоре до давления р2 и нагреве вследствие этого до температуры Т2 воздух проходит через воздухоохладитель 2, где при неизменном давлении (р2= const) его температура пони­ жается до Т2, которая может отличаться от температуры окру-

ряется в расширителе 3 (пневмодвигателе) до начального давле­ ния р\, а температура его снижается до Г4 и становится ниже температуры окружающей среды. Воздух, являясь уже холодиль­ ным агентом, поступает в холодильную камеру, отнимает там теп­ ло от охлаждаемых тел и повышает свою температуру до Тх (тоже ниже температуры окружающей среды). Этот цикл в координатах р-— v показан на рис. 30.

Затраченная работа w (—) пл. 1—2—3—4 соответствует затра­

Т

46

Энтропия (от греческого слова «превращать») как величина была введена в термодинамику Клаузиусом.

Эта величина имеет вполне определенное физическое значение, которое разбирается в курсе физики. В данном же случае мы рас­ сматриваем эту величину как математическую координату.

Очевидно, что если бы процесс перехода рабочего тела из состоя­ ния 1 в состояние 2 был осуществлен иным образом, например по кривой 1—а —2 (в координатах р — v), то изменение энтропии для этого процесса оказалось бы таким же, как и для процесса 1—2, так как в формулу входят параметры начала (Дщ ) и конца (T2V2) процесса, равные для обоих процессов. Следовательно, ds является полным дифференциалом, а сама величина s — функцией параметров состояния, или функцией состояния тела. При подводе тепла телу энтропия тела возрастает, при отнятии тепла — умень­ шается. Энтропия определяется для систем и тел, находящихся в равновесном состоянии или претерпевающих обратные переходы из одного состояния в другое. Если известно состояние системы, то известна и ее энтропия, которая может быть определена в функции различных независимых переменных, например

s = f(T , р)\ s = ф (р, v); s == ср (Т, v).

С абсолютным значением энтропии, так же как и с абсолютным значением внутренней энергии, практически не приходится иметь дело при исследовании различных процессов, так как обычно оп­ ределяется изменение этой величины и уровень отсчета этой ве­ личины может быть выбран произвольно.

47

В 1906 г. В. Нернст сформулировал теорему о свойствах твер­ дых и жидких тел в области, близкой к абсолютному нулю, из ко­ торой вытекает, что при температурах, стремящихся к абсолютно­ му нулю, энтропия также стремится к нулю, т. е.

S0~ S(7=0) ”

Теорема В. Нернста является выражением третьего закона термодинамики, формулировку которого дал Планк. Так как эн-

Р h

тропия есть функция состояния, то процессы изменения состояния можно изображать в системе координат, одной из которых яв­ ляется энтропия. Часто пользуются энтропийной диаграммой, в которой температура является ординатой, а энтропия — абсциссой. В этой системе координат (рис. 32) площадь под кривой процесса (пл. Г —1—2—2') выражает количество тепла, участвующего в процессе. Действительно,

q = j' Tds = пл. Г — 1 — 2 — 2'.

Si

Термический к. п.д. цикла в системе координат Т—s опреде­ ляется как отношение

^ ________ пл. диаграммы цикла______

пл. под процессами подвода тепла

Энтропийная диаграмма в координатах Т—s позволяет просто изобразить количества тепла. Направление процесса от 1 к 2 озна­

ляется величиной подкасательной (см. рис. 33) в точке, характе­ ризующей данное состояние при протекании процесса.

48

Как известно,

т. е. изохора изображается логарифмической кривой, причем при Тг>Т\ и s2> si. Следовательно, при сообщении тепла энтропия

процессе. Для идеального газа эта площадь характеризует также и изменение внутренней энергии («2—Щ , ккал/кге) процесса V —

49