Максимальная и минимальная работы процесса. Термодинамические потенциалы
По изменению характеристических функций можно определить максимальную работу немеханического характера при соответствующих условиях сопряжения ТС с окружающей средой, т.е. при двух фиксированных независимых параметрах. Так, для сложной закрытой ТС, в которой протекают процессы с двумя фиксированными параметрами, находящимися под знаками дифференцирования в правых частях объединенных выражений 1-го и 2-го законов термодинамики (1)-(4) получим следующие соотношения:
при S, V=const ℒs,V , (22)
при S, p=const ℒs,p , (23)
при T, V=const ℒT,V, (24)
при T, p=const ℒT,p, (25)
где ℒ= - сумма работ немеханического характера. Для конечного процесса 1-2 эти выражения запишем в виде, умножив левые и правые части уравнений (22)-(25) на минус единицу (-1). Тогда:
ℒs,V, (26)
ℒs,p, (27)
ℒT,V, (28)
ℒT,p, (29)
При протекании обратимых процессов работа немеханического характера ℒ максимальна и равна уменьшению соответствующей характеристической функции, т.е.:
ℒs,V max,
ℒs,p max,
(30)
ℒT,V max,
ℒT,p max.
При протекании необратимых процессов с максимальными потерями работоспособности ТС работа немеханического характера равна нулю, т.е.
ℒmin=0. (31)
В общем случае при необратимых процессах часть энергии упорядоченного движения материи диссипирует (рассеивается) в энергию теплового неупорядоченного движения и работа немеханического характера ТС ℒ будет меньше максимальной работы в обратимых процессах.
В термодинамике характеристические функции: U, H, F, G, дифференциалы которых с обратным знаком равны элементарной работе немеханического характера, называют термодинамическими потенциалами:
U – изохорно-изоэнтропийный потенциал,
H – изобарно-изоэнтропийный потенциал,
F – изохорно-изотермический потенциал,
G – изобарно-изотермический потенциал.
Уменьшение термодинамических потенциалов при фиксации двух параметров в обратимых процессах равно максимальной работе ТС.
Таким образом, сумма работ немеханического характера может быть определена через изменения характеристических функций при фиксации двух независимых параметров.
Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 1037;