I Закон термодинамики для потока газа .

Несколько изменим схему, покажем, что поступающее и выталкиваемое рабочее тело находится под давленирем

Внутренняя энергия газа во впускном трубопроводе 1 – U₁.

Внутренняя энергия газа в выпускном трубопроводе 2 – U₂ полностью p;T;V.

- для идеального газа.

Работа деформации раскладывается на составляющие:

а) Внешне полезная;

б) располагаемая;

в) техническая работа.

Внешне полезной l_п называется та часть от общей работы которая идет например на вращение вала или другую рабочую операцию.

Располагаемая - часть работы, которая расходуется на увеличение кинетической энергии рабочего тела, l_р, т.к. ее можно превратить в работу (например использовав турбину и т.д.).

Если в поршневых и турбинных двигателях главный результат l_п , то в реактивных двигателях главный результат – l_р. Эта располагаемая работа реализуется в процессе полета ракет или летательных аппаратов.

Сумма внешне полезной и располагаемой работ называется технической работой.

Работа вытеснения.

Проходя через машину газ совершает работу. При поступлении совершается работа вталкивания, т.к. давление в 1 постоянно, то величину работы можно посчитать:

- она отрицательна, т.к. она совершается над рабочим телом.

При выходе из машины совершается работа выталкивания:

Их алгебраическая сумма – работа вытеснения.

Вся работа деформации l состоит из:

Изображение технической работы в диаграмме P-V.

Рассмотрим соотношение между l и l’:

Для внешней работы в политропном процессе:

Подставим S :

Сравним l и l’:

Уравнение I-го закона термодинамики для

- энтальпия или полная энергия 1 кг. газа.

В любом термодинамическом процессе подводимое к потоку газа тепло, расходуется на совершение технической работы и увеличение энтальпии.

Энтальпия (i) – внутреннее тепло, один из параметров вещества.

где U – кинетическая энергия молекул газа,

PV – потенциальная энергия давления, т.к.

Пользуются разностью энтальпий. Из уравнения для потока напишем:

- при

- для идеального газа

- средние теплоемкости газа, от О, t₁ и t₂

За О принимается энтальпия при 0°С.

Изменение энтальпии можно показать … в энтропийной диаграмме Т-S.

Пример: Определить изменение энтальпии воздуха при его изобарном охлаждении от 300° до 10°С.

II-й закон термодинамики.

I-й закон не касается условий, при которых возможен переход тепла в работу. Опыт показывает, что если Т_А > Т_В , то тепло идет только от А к В, причем при Т_А = Т_В теплообмен прекращается. Исходя из I-го закона термодинамики не понятно, почему в тепловых двигателях все подведенное тепло не превращается в работу (h < 1), тогда, как известно, что работа превращается в тепло на 100%.

Все эти взаимные превращения и рассматриваются II-м законом термодинамики, он ограничивает действие I-го закона.

1) Установление условий превращения тепла в работу.

2) Установление степеней совершенства этого превращения.

Формулировка II-го закона термодинамики.

Формулировка Карно (для тепловых двигателей):

Всюду, где имеется разность Т°, возможно возникновение работы.

Т.е. тепло не может всё превращаться в работу, часть тепла переходит к источнику с низкой Т°.

Формулировка Оствольда:

Осуществление вечного двигателя II-го рода (h=100%) невозможно.

Формулировка …:

Тепло не может переходить само собой от тела более холодного к более нагретому.

Т.е. для этого перехода необходимо затратить работу(например в холодильных машинах).

Формулировка Ломоносова:

Холодное тело В, погруженное в тело А не может воспринять большую степень, чем имеет А.