ЭКСЕРГИЯ
Основываясь на втором начале термодинамики, установим количественное соотношение между работой, которая могла бы быть совершена системой при данных внешних условиях в случае протекания в ней равновесных процессов, и действительной работой, производимой в тех же условиях, при неравновесных процессах.
Рассмотрим изолированную систему, состоящую из горячего источника с температурой Т1, холодного источника (окружающей среды) с температурой Т0 и рабочего тела, совершающего цикл.
Работоспособностью (или эксергией) теплоты Q1отбираемой от горячего источника с температурой Т1, называется максимальная полезная работа L (которая может быть использована по нашему усмотрению, в отличии от полной работы расширения) которая может быть получена за счет этой теплоты при условии, что холодным источником является окружающая среда с температурой Тo.
Из предыдущего ясно, что максимальная полезная работа L'макс теплоты Q1 представляет собой работу равновесного цикла Карно, осуществляемого в диапазоне температур Т1-То:
L'макс = ηtQ1 где ηt = 1- То/Т1
Таким образом, эксергия теплоты Q1
L'макс = Q1(1- To /T1) [46]
т. е. работоспособность теплоты тем больше, чем меньше отношение Тo /Т1. При Т1 = Т0 она равна нулю.
Полезную работу, полученную за счет теплоты Q1 горячего источника, можно представить в виде L1 = Q1 - Q2,где Q2— теплота, отдаваемая в цикле холодному источнику (окружающей среде) с температурой Tо.
Если через ΔSхол обозначить приращение энтропии холодного источника, то
Q2 =To ΔSхол , тогда L' = Q1 - ToΔSхол
Таким образом, потерю работоспособности теплоты можно записать как
ΔL = L'макс – L' = To(ΔSхолл - ΔSгор) но разность (ΔSхолл - ΔSгор) представляет собой изменение энтропии рассматриваемой изолированной системы, поэтому
ΔL = ToΔSсист [47]
Величина ΔL определяет потерю работы, обусловленную рассеиванием энергии вследствие неравновесности протекающих в системе процессов. Чем больше неравновесность процессов, мерой, которой является увеличение энтропии изолированной системы ΔSсист, тем меньше производимая системой работа.
Уравнение называют уравнением Гюи - Стодолы по имени французского физика М. Гюи, получившего это уравнение в 1889 г., и словацкого теплотехника А. Стодолы, впервые применившего это уравнение.
Дата добавления: 2014-12-24; просмотров: 1209;