17. Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики является частным случаем закона сохранения энергии: теплота, подведенная к термодинамической системе, расходуется на увеличение внутренней энергии и совершение работы.

Аналитические выражения первого закона термодинамики:

- дифференциальная форма;

-для конечного процесса, на 1 кг вещества;

,- для произвольного количества вещества;

для бесконечно малого процесса.

работа изменения объема

Выведем уравнение первого закона термодинамики во второй форме, то есть через энтальпию:

для элементарного процесса.

для конечного процесса

18.Энтропия, её физический смысл и свойства

Энтропия есть мера деградации энергии, мера рассеяния энергии. S, Дж/К

Увеличение энтропии термодинамической системы в элементарном обратимом процессе.

,

где теплота, передаваемая термодинамической системе,температура.

Приращение энергии в конечном обратимом процессе.

Физические свойства:

-энтропия изолированной системы не изменяется, когда в системе протекают обратимые процессы;

-энтропия возрастает, когда в системе протекают необратимые процессы;

-переход термодинамической системы от неравновесного состояния к равновесному, сопровождается ростом энтропии;

-в равновесном состоянии энтропия достигает максимума;

-энтропия сложной системы равна сумме энтропий компонентов.

19. Расчетные зависимости изменения энтропии в различных процессах.Ts диаграмма

1. изохорный процесс

2. изобарный процесс

3. изотермический процесс

4. адиабатный обратимый процесс

5. политропный процесс ;

Изменение энтропии идеального газа:

изменение энтропии газа через другие основные параметры состояния:

;

Если условно принять уровень отсчета на котором энтропия равна нулю, то, пользуясь формулами можно вычислить абсолютную энтропию в любом состоянии термодинамической системы. За уровень отсчета обычно принимают нормальные условия. ;;.

диаграмма

20. Круговые термодинамические процессы. Прямой цикл, термический КПД. Обратный цикл, холодильный коэффициент.

При однократном расширении рабочего тела можно выполнить органическую работу. Для повторного расширения рабочее тело нужно вернуть к исходному состоянию (сжать). При многократном расширении и сжатии, то есть совершении кругового термодинамического процесса можно получить любое количество работы.

Необходимые условия работы тепловой машины:

• наличие рабочего тела;

• наличие теплоисточника и теплоприемника;

• цикличность работы.

Изображение цикла в координатах:

расширение рабочего тела с теплоподводом ;

сжатие рабочего тела с теплоотводом .

в прямом цикле работа положительна.

В результате полного цикла после возвращения системы к исходному состоянию, все параметры, включая внутреннюю энергию, примут первоначальные значения. Поэтому, на основании первого закона термодинамики работа цикла равна теплоте переданной рабочему телу: работа цикла.

Изобразим обратный цикл в координатах:

По обратному циклу работают компрессионные установки, холодильные установки. Основная термодинамическая характеристика – холодильный коэффициент:

.