Обратимые и необратимые процессы.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 14

Q=0, A=-∆U

одноатомный идеальный газ:

A=-∆U=-3/2(υR∆T)

Циклический процесс:

Работа газа численно равна площади фигуры, ограниченной диаграммой цикла в координатах p,V.

Изменение внутренней энергии при завершении цикла не происходит.

Количество теплоты, полученное газом за цикл ( при подводе энергии Q>0; при отводе энергии Q<0), равно работе, совершенной газом за цикл.

19. Обратимые и необратимые процессы.

Обратимый процесс -(то есть равновесный) — термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии, и в окружающей среде не остается макроскопических изменений.

Клаузиус: "теплота сама собой переходит лишь от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой и не может самопроизвольно переходить в обратном направлении".

Необратимый процесс — любой процесс, не удовлетворяющий условиям обратимого процесса.

Явление переноса — необратимые процессы, в результате которых осуществляется перенос массы(диффузия), перенос импульса(внутреннее трение), перенос энергии (теплопроводность).

Разные формулировки второго закона термодинамики.

Для существования теплового двигателя необходимы 2 источника – горячий источник и холодный источник (окружающая среда). Если тепловой двигатель работает только от одного источника то он называется вечным двигателем 2-го рода.
Оствальд:
"Вечный двигатель 2-го рода невозможен"

Клазиус:                                                         

1850г. - невозможен процесс при котором тепло самопроизвольно переходило бы от тел менее нагретых к телам более нагретым.

1865г. - все самопроизвольные процессы в замкнутой неравновесной системе происходят в таком направлении, при котором энтропия системы возрастает; в состоянии теплового равновесия она максимальна и постоянна.

Томпсон

1851г. -невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет уменьшения внутренней энергии теплового резервуара.

Больцман

1877г. - замкнутая система многих частиц самопроизвольно переходит из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное. Невозможен самопроизвольный выход из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное.

Энтропия- мера хаотичности(беспорядка), неупорядоченности системы.

Изменение энтропии в любом необратимом процессе больше 0,в любом обратимом=0,те:

dS>=0;

dS=dQ/T

свойства энтропии:

1. Энтропия тела при абсолютном нуле равна 0;
2. Энтропия веществ может быть только положительной величиной
3. Является аддитивной величиной: энтропия сложной системы равна сумме энтропий ее частей.
4. В замкнутых системах энтропия никогда не убывает, она либо увеличивается, либо, в предельных случая, постоянна.

Изменение энтропии в любом обратимом процессе равно 0, т.к. приведенное количество теплоты, которое сообщается телу в любом обратимом круговом процессе равно 0. т.е dQ/T=0.

Термодинами́ческие ци́клы— круговые процессы в термодинамике, то есть такие процессы, в которых начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление,объём, температура, энтропия), совпадают.

Термодинамические циклы используются в тепловых машинах для превращения тепловой энергии (внутренней энергии) в механическую работу, а также для охлаждения (при использовании обратного цикла).

Тепловая машина состоит из рабочего тела, которое и проходит цикл, нагревателя и холодильника (с помощью которых меняется состояние рабочего тела).

Нагревать и холодильник как раз для того, чтобы управлять состоянием рабочего тела. В каждом цикле рабочее тело забирает некоторое количество теплоты (Q1) у нагревателя и отдает количество теплоты Q2 холодильнику. Работа совершенная тепловой машиной в цикл равна:

A=(Q1-Q2)-∆U=Q1-Q2, т.к цикл замкнутый, то изменение внутренней энергии равно 0.

Коэффициент полезного действия машины:ή=(Q1-Q2)/Q1

Цикл Карно:

(КПД идеального теплового двигателя.)

18. Изотермическое расширение В начале процесса рабочее тело имеет температуру T_H, то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически (при постоянной температуре) передаёт ему количество теплоты Q_H. При этом объём рабочего тела увеличивается.

19. Адиабатическое (изоэнтропическое) расширение Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура уменьшается до температуры холодильника.

20. Изотермическое сжатие Рабочее тело, имеющее к тому времени температуру T_X, приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься, отдавая холодильнику количество теплоты Q_X.

21.Адиабатическое (изоэнтропическое) сжатие Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до

температуры нагревателя.

Теорема Карно доказывает, что КПД идеального двигателя не зависит от используемого рабочего тела, поэтому его можно вычислить, используя соотношения термодинамики для идеального газа, что дает:

           20. Методы решения задач по разделам «Механика» и «Молекулярная физика»

Кинематика

1. Прямая задача кинематики

По закону движения найти скорость и ускорение – метод дифференцирования закона движения

1. Обратная задача кинематики

Найти закон движения – метод интегрирования (скорости и/или ускорения по времени)

1. Метод суперпозиции движений

Суперпозиция – независимое сложение. Метод заключается в разложении сложного движения на простые по осям х и у, а так же независимое сложение простых движений по х и у для получения результирующего сложного движения.

Динамика

1. Прямая задача динамики

По заданному характеру движения определить равнодействующую сил, действующих на тело – интегрирование.

1. Обратная задача динамики

По заданным силам определить характер движения тела – дифференцирование.

1. Использование законов сохранения энергии

Закон сохраненbя импульса (ЗСИ) – P=ma

Закон сохранения момента импульса – L=rp (векторные)

Молекулярная физика

1. Термодинамический метод

Первый и второй законы термодинамики и уравнение состояния вещества (PV=нюRT)

2. Метод статистической механики

Интегрирование функций распределения молекул по скорости, импульсу, энергии, относительной скорости (относительная скорость = скорость/вероятную скорость).                                                                       

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?