Необоротність теплових процесів. Другий принцип термодинаміки

Теплові процеси необоротні (при контакті гаряче тіло передає холодному деяку кількість теплоти, але зворотна теплопередача самочинно не відбувається). Це — спрощене формулювання другого принципу термодинаміки.

(Або ще: неможливе повне перетворення теплової енергії в механічну, неможливий "вічний двигун другого роду").

Теплові двигуни

Це багаторазово діючі пристрої, що перетворюють теплову енергію в механічну. Робоче тіло двигуна (газ) у вихідному стані при великих р і Т. При розширенні у контакті з нагрівачем, одержуючи від нього Q₁, газ здійснює роботу проти зовнішніх сил. Повертають газ у вихідний стан зовнішньою дією, при цьому газ віддає охолоджувачу ("холодильнику") Q₂. За рахунок різниці Q₁-Q₂ здійснюється робота за один цикл A₁(цикл, від "cycle" — це замкнений, або круговий, процес).

Недосконалі теплові двигуни двохстадні (двохтактні), їх ККД:

Будова теплової машини

Цикл Карно

Розрахунки, виконані Карно, показали, що максимальний ккд у чотирьохстадійного циклу: двіізотерми (1→2, 3→4) і дві адіабати (2→3, 4→1). Стадії 1→2 і 2→3 робочі, а 3→4 и 4→1 — допоміжні.

Висновки: 1) η < 1; 2) η тим >, чим >Т_1:.

Контрольні питання

1. Які умови виконання газом роботи? В якому процесі робота не виконується.

2. Від чого залежить внутрішня енергія ідеального газу? Запишіть формулу.

3. Укажіть відомі вам способи зміни внутрішньої енергії.

4. Що таке „вічний двигун першого роду”?

5. Запишіть рівняння теплового балансу в загальному вигляді.

6. Які системи називають теплоізольованими? Наведіть приклади.

7. Зобразіть графічно оборотний та необоротний процес в координатах PV.

8. Сформулюйте постулати Клаузіуса та Кельвіна.

9. Яка будова теплової машини (двигуна)?

10.Чим визначається максимальний ККД? Чи існує вічний двигун 2 роду?