Записать формулы для расчета количества тепла, необходимого для нагрева м кг газа на t°c при постоянном объеме и давлении.
,
Дж
где М – масса, вещества, кг; сv– теплоемкость вещества при постоянном объеме, кДж/(кгК);t1,t2– температура вещества в начале и в конце процесса нагрева.
,
Дж
где М – масса, вещества, кг; ср– теплоемкость вещества при постоянном давлении, кДж/(кгК);t1,t2– температура вещества в начале и в конце процесса нагрева.
Соотношение между теплоемкостями идеального газа при P=const и V=const. Чему равна теплоемкость кипящей воды?
Теплоемкость. Изменение энтропииdSвещества можно вычислить по количеству теплоты, необходимому для повышения его температуры на один градус, т.е. по измеренной теплоемкостиC. Но теплоемкость зависит от того, может ли вещество расширяться при постоянном давленииP, так как тогда за счет теплоты должна совершаться работа, связанная с расширением. Поэтому теплоемкость при постоянном давленииCPбольше теплоемкости при постоянном объемеCV. Эти величины даются равенствами:
,
;
Разность теплоемкостей CPиCVвыражается в тепловых единицах, а избыточная энергия, необходимая для совершения работы при расширении против сил давления, может быть выражена в механических единицах. Именно так Майер и вычислил механический эквивалент теплоты.
Дайте одну из формулировок II закона термодинамики. Приведите его математическую запись.
Второй закон термодинамики.
Первый закон термодинамики утверждает, что теплота может превращаться в работу, а работа в теплоту, не устанавливая условий, при которых возможны эти превращения. Повседневные наблюдения и опыты показывают, что теплота сама может переходить только от нагретых тел к более холодным (до полного равновесия). Только за счет затраты работы можно изменить направление движения теплоты. Это свойство теплоты резко отличается от работы. Работа легко и полностью превращается в теплоту.
В тепловых машинах превращение теплоты в работу происходит только при наличии разности температур между источниками теплоты и теплоприемниками. При этом вся теплота не может быть превращена в работу. Закон, позволяющий указать направление теплового потока, и устанавливающий максимально возможный предел превращения теплоты в работу в тепловых машинах — это 2-й закон термодинамики.
— tтем больше,
чем меньшеq2.
если быq2=0,
то все тепло горячего источника было
бы превращено в работу, и мы бы получили
вечный двигатель второго рода
Формулировки второго закона термодинамики:
Вечный двигатель второго рода не возможен (под вечным двигателем второго рода понимается машина, которая могла бы превращать всю подводимую к ней теплоту в работу, такая машина имела бы КПД = 1).
Стопроцентное превращение теплоты в работу посредством тепловой машины - двигателя невозможно.
Условия работы тепловых машин:
Тепловая машина всегда работает в определенном перепаде температур. (Это значит, что для работы такой машины необходимо иметь, по крайней мере, 1 источник теплоты, и 1 приемник теплоты).
Любая тепловая машина должна работать циклично, т.е. рабочее тело, совершая за определенный промежуток времени ряд процессов расширения и сжатия, должно возвращаться в исходное состояние.
Карно впервые показал, что полезную работу можно получить лишь в случае, когда тепло передается от нагретого тела более холодному. Развивая идеи Карно, английский физик Томсон сформулировал второе начало термодинамики:
"В природе невозможен процесс, единственным результатом которого была бы механическая работа, полученная за счет охлаждения теплового резервуара".
Второй закон устанавливает направление течения и характер процессов, происходящих в природе. Согласно Клаузиусу, давшему одну из первых формулировок второго закона: "Теплота не может сама собой переходить от менее нагретого тела к более нагретому". Физический смысл второго закона наиболее ясно раскрывается в формулировке Планка: «Невозможен такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение тепла в работу».
Согласно второму началу термодинамики: в циклически действующем тепловом двигателе невозможно преобразовать все количество теплоты, полученное от нагревателя, в механическую работу. Это утверждение связано с необратимостью тепловых процессов: количество теплоты самопроизвольно передается от тела с большей температурой телу с меньшей температурой. Теплопередача от холодного тела к более нагретому самопроизвольно не возникает, а достигается лишь за счет дополнительной работы холодильной установки.