Второй закон термодинамики

1. в самопроизвольном тепловом процессе теплота может передаваться лишь от более нагретого тела к менее нагретому телу. Для осуществления обратного процесса необходимы затраты энергии.

2. невозможно осуществить тепловой двигатель, в котором вся теплота, подведенная от источника, будет преобразована в полезную работу, часть теплоты неизбежно перейдет теплоприемнику и будет потеряна. Иными словами, вечный двигатель второго рода невозможен.

3. любой реальный самопроизвольный процесс протекает в термодинамической системе до наступления равновесия.

4. все термодинамические реальные процессы не обратимы и протекают с ростом энтропии.

теплота, переданная системе извне.

теплота, появившаяся внутри системы.

Второй закон термодинамики распространяется на термодинамические системы конечных размеров.

Для бесконечной вселенной второй закон термодинамики не работает.

Эксэргия

Эксэргия – это максимально полезная работа, которая может быть получена в результате расходования какого-нибудь энергоресурса.

Эксэргия – это работоспособность термодинамической системы.

Эксэргия – это максимальная полезная работа, которая может быть получена в обратимом термодинамическом процессе, если процесс довести до конца (до достижения термодинамического равновесия).

Аналитическое выражение эксэргии в общем виде:

обобщенная координата

обобщенная сила (потенциал термодинамической системы).

обобщенная сила (потенциал окружающей среды).

Эксэргия электрического заряда:

величина заряда

потенциал системы

электрический потенциал

Эксэргия поднятой воды:

вес воды

геометрический уровень поднятой воды

уровень окружающей среды (для водохранилища, уровень нижнего бьефа).

Эксэргия энтропии:

энтропия термодинамической системы

температура термодинамической системы

температура окружающей среды

Эксэргия теплоты:

количество теплоты

температура термодинамической системы

температура окружающей среды

Эксэргетический КПД двигателя:

реализованная эксэргия

затраченная эксэргия

Эксэргетический КПД теплообменного аппарата:

Теплообменный аппарат – устройство, предназначенное для обмена температурами.

Водяной пар

Парообразование – переход вещества из жидкого состояния в газообразное

Конденсация – обратный процесс парообразования.

Температура насыщения – функция давления.

Насыщенный пар – это пар, образующийся над кипящей жидкостью, имеющий температуру равную температуре кипящей жидкости и находящийся с жидкостью в термодинамическом равновесии.

Сухой насыщенный пар- это насыщенный пар, не содержащий капель жидкости, представляющий собой реальный газ.

Влажный насыщенный пар - насыщенный пар, в котором присутствуют капли жидкости, представляет собой смесь жидких капель и сухого пара.

	………….. …… ……… …………….

сухой пар влажный пар

Степень сухости – равна отношению массы сухого пара входящего в состав влажного пара к суммарной массе влажного пара.

Удельная теплота парообразования - это теплота, которую необходимо передать 1 кг кипящей жидкости, чтобы полностью превратить ее в сухой насыщенный пар.

,

где энтальпии, соответственно кипящей жидкости и сухого насыщенного пара.

- чем выше давление, тем ниже

Перегретый пар имеет температуру выше температуры насыщенного пара при данном давлении, полученного из сухого насыщенного пара в результате теплоподвода.

Тройная точка воды – особое состояние, при котором в равновесии находится лед, жидкая вода, водяной пар (все три агрегатных состояния).

Параметры тройной точки:

(глубокий вакуум)

Критическое состояние воды характеризуется параметрами:

При давлении выше критического кипения воды не бывает.

Нагрев воды сопровождается плавным изменением свойств, постепенным переходом воды из жидкого состояния в газообразное.

При температуре выше критической вещество может находиться только в газообразном состоянии независимо от давления.

Диаграммы водяного пара:

P С T

t=const

K

K 4

4 p=const

1 2

2 3 x=0.9

x=0.1 x=0.9 3

A B A x=0.1 B

V S

h

P=const t=const

4

K х=0,9

2 B

х=0,1 3

A s

критическая точка.

линия кипящей жидкости.

линия сухого насыщенного пара.

линия таянья льда.

1. область льда.

2. область жидкости.

3. область насыщенного пара.

4. область перегретого пара

тройная точка.

----х- линии постоянной степени сухости.

Тройная точка воды – это значение параметров воды, при которых вода может одновременно находиться в трех агрегатных состояниях (т. )

Критическое состояние воды (т. )

При температуре выше критической, вода может находится только в газообразном состоянии не зависимо от давления.

При давлении выше критического, кипения не бывает, но при нагреве происходит плавный переход воды из жидкого состояния в газообразное, подобно изменению свойств аморфных тел.