Цикл Карно

С остоит из двух изотерм и двух адиабат. В двигателе этот цикл проходит по часовой стрелке, в холодильной установке – в противоположном направлении. В точке 1 рабочее тело приводится в контакт с нагревателем и, находясь в этом контакте, изотермически расширяется при температуре T₁ до состояния 2. При этом от нагревателя забирается теплота и совершается положительная работа расширения. В точке 2 прекращается контакт с нагревателем и рабочее тело адиабатически расширяется до состояния 3. При этом совершается положительная работа, убывает внутренняя энергия и уменьшается температура тела. В точке 3 рабочее тело приводится в контакт с холодильником и, находясь в этом контакте, изотермически сжимается действием внешних сил при температуре T₂. При этом совершается отрицательная работа сжатия и холодильнику передаётся часть полученной от нагревателя теплоты. В точке 4 прекращается контакт с холодильником и рабочее тело адиабатически сжимается действием внешних сил до исходного состояния 1. При этом совершается отрицательная работа сжатия и увеличивается внутренняя энергия и температура тела.

Кпд цикла Карно

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не должна равняться 0.

Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.

Формулировки

Существуют несколько эквивалентных формулировок второго начала термодинамики:

- Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему»[1] (такой процесс называется процессом Клаузиуса).

- Постулат Томсона (Кельвина): «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (такой процесс называется процессом Томсона).

Другая формулировка второго начала термодинамики основывается на понятии энтропии:

- «Энтропия изолированной системы не может уменьшаться» (закон неубывания энтропии).

Энтропией называется функция состояния, изменение которой при обратимом переходе между состояниями выражается как интеграл , взятый по любой кривой, характеризующей обратимый переход между этими состояниями.

Свойства энтропии:

1. Энтропия изолированной системы при протекании необратимого процесса возрастает.

2. Энтропия системы, находящейся в равновесном состоянии, максимальна.

Статистический смысл второго начала термодинамики

возрастание энтропии означает переход системы из менее вероятных в более вероятные состояния.

Границы применимости второго начала термодинамики

????

Длина свободного пробега молекулы — это среднее расстояние (обозначаемое λ), которое частица пролетает за время свободного пробега от одного столкновения до следующего.

- эффективное сечение молекулы

n – концентрация молекул

Диффузия – процесс переноса вещества из областей среды, где его концентрация выше в области, где она ниже, в результате теплового хаотического движения частиц вещества.

Теплопроводность – один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. При теплопроводности перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией.

Вязкость, внутреннее трение – свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.