25. Принцип действия тепловых и холодильных машин

Они работают по принципу использования тепловой энергии.

Тепловой двигатель: состоит из нагревателя, рабочего тела, холодильника. Обогрев передается рабочему телу, которое расширяется и совершает работу. Затем часть теплоты рабочего тела передается холодильнику или выбрасывается в окружающую среду, чтобы вернуть рабочее тело в исходное состояние. Совершается цикл. В связи с этим КПД теплового двигателя < 1. В случае идеальной машины его можно выразить:

=

Для реальных машин КПД еще меньше:

Холодильные машины работают по обратному принципу. За счет внешней работы тело тепло, отнимаемое у холодильного тела, передается горячему. В качестве рабочего тела используют газ или жидкость.

26. Второй и третий закон термодинамики

В изолированной системе при всех реальных процессах энтропия возрастает или невозможен процесс, в результате которого теплота полностью превращается в работу.

Следуют 3 положения:

1. В реальных процессах энтропия не уменьшается

2. Невозможна непосредственная передача от холодного тела горячему

3. Невозможно создать рабочий двигатель, единый результат работы которого был бы получение работы за счет теплоты, отнятой у другого тела.

Т.е невозможно создать вечный тепловой двигатель.

3-й закон термодинамики – энтропия любой системы стремится к 0, при t°, стремящейся к 0 и некоторых фиксированных условиях.

2-й закон не является таким всеобъемлющим как 1-й, применяется только в изолированной системе конечных размеров.

27. Диффузия. Коэффициент диффузии.

При наличии неоднородностей за счет хаотичности движения молекул они стремятся ликвидироваться, т.е. имеются явления переноса теплоты вещества…предположим, имеет место неоднородная концентрация вещества, в результате беспорядочного движения молекулы этого вещества будут двигаться из этой области, где их концентрация больше в область, где их концентрация меньше, т.е. происходит процесс переноса массы вещества – диффузия.

Она описывается законом Фика:

- коэффициент диффузии;

- перепад концентрации на расстоянии ;

- время, за которое проиходит перенос.

Знак “-“ указывает на то, что перенос произошел в сторону уменьшения концентрации.

28. Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности.

Предположим имеет место неоднородность Т, вследствие хаотичного движения молекул будет происходить перераспределение тепла из области, где Т выше, в область, где она ниже. Эта передача происходит за счет переноса Е_кин молекул от одной к другой. Этот перенос теплоты описывает уравнение Фурье:

- коэффициент теплопроводности;

- перепад t° на участках

29. Вязкость. Коэффициент вязкости.

Предположим имеется 2 слоя вещества, которые движутся с разными , т.е. имеет место неоднородность . Молекулы обоих слоев, двигаясь хаотично, переходят из слоя в слой. Молекулы слоя с большей , переходя в меньший, его ускоряют, а молекулы с меньшей замедляют слой с большей. Т. о. неоднородность стремиться ликвидироваться из слоя с большей в меньший, происходит передача импульса.

Вязкость (внутренне трение) – процесс переноса импульса, описывается уравнением Ньютона:

– коэффициент вязкости, который зависит от жидкости/газа;

- перепад на расстоянии .

Коэффициент вязкости определяется длиной свободного пробега, скоростью и плотностью: