Процессы в природе необратимы, а их направление подчиняется общей закономерности – более упорядоченные состояния замкнутых систем переходят в менее упорядоченные.

Необратимые процессы. Второй закон термодинамики.

В природе не существует обратимых процессов. Обратимые процессы могут существовать только как часть более сложного необратимого процесса .

Второй закон термодинамики.

Процессы в природе необратимы, а их направление подчиняется общей закономерности – более упорядоченные состояния замкнутых систем переходят в менее упорядоченные.

Тепловые машины .

Реально существующие тепловые машины работают циклически. При расширении газ совершает положительную работу A₁, равную площади под кривой abc, при сжатии газ совершает отрицательную работу A₂, равную по модулю площади под кривой cda. Полная работа за цикл на диаграмме (p, V) равна площади фигуры, ограниченной графиками цикла.

Принцип работы тепловой машины. Тепловой машиной называется устройство, в котором внутренняя энергия превращается в механическую.

•

Сади Карно, анализируя идеальный круговой процесс (известный сейчас как цикл Карно), впервые пришёл к выводу о том, что полезная работа производится только при переходе тепла от нагретого тела к холодному. На участке (1–2) газ изотермически расширяется, совершая работу A₁₂, при этом к газу подводится некоторое количество теплоты Q₁ = A₁₂. На участке (2–3) газ продолжает адиабатно расширяться в отсутствие теплообмена, совершая работу A₂₃ > 0. Температура газа падает до T₂. На участке (3–4) газ приводится в тепловой контакт с холодильником при температуре T₂ < T₁. Происходит процесс изотермического сжатия. Газ совершает работу A₃₄ < 0 и отдает тепло Q₂ < 0, Q₂ = A_34,холодильнику . Внутренняя энергия газа не изменяется. На участке (3-4) адиабатического сжатия температура газа повышается до T₁, газ совершает работу A₄₁ < 0. Полная работа A, совершаемая газом за цикл, равна сумме работ на отдельных участках:

• A = A₁₂ + A₂₃ + A₃₄ + A₄₁. На диаграмме (p, V) эта работа равна площади цикла.

коэффициент полезного действия цикла Карно.

Рабочее тело, получая некоторое количество теплоты Q1от нагревателя, часть этого количества теплоты, по модулю равную |Q2|,отдает холодильнику. Поэтому совершаемая работа не может быть больше A = Q1 — |Q2|.

Отношение этой работы к количеству теплоты, полученному расширяющимся газом от нагревателя, называется коэффициентом полезного действия тепловой машины:

• Q₁ > Q₂ , A > 0; T₁ > T₂.

Второй закон термодинамики по Клаузиусу: невозможен круговой процесс, единственнымрезультатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому. вечный двигатель второго рода;

• В циклически действующей тепловой машине невозможен круговой процесс, единственным
результатом которого было бы преобразование в механическую работу всего количества теплоты, полученного от единственного нагревателя ( невозможен вечный двигатель второго рода ). Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

• Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

• Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая невозможность перехода всей внутренней энергии системы в полезную работу.

• Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.

• Примеры тепловых машин: двигатель внутреннего сгорания (ДВС): а)карбюраторный двигатель, б) дизельный двигатель, в) реактивный двигатель. Паровые и газовые турбины.

• КПД

• Карбюраторный двигатель 25%

• Дизельный двигатель 38%

Реактивный двигатель 30%

• Паровая турбина 25%

• Газовая турбина 55%