МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Реферат
по теплотехнике
на тему: «Второй закон термодинамики»
Выполнил:
Руководитель:
Белгород 2000
ПЛАН РАБОТЫ
ВВЕДЕНИЕ 3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ФОРМУЛИРОВКА ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ 4
ПОНЯТИЕ ЭНТРОПИИ 8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 10
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 11
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время теплосиловые и тепловые установки получили ши-рокое распространение в различных отраслях народного хозяйства. На про-мышленных предприятиях они составляют основную важнейшую часть тех-нологического оборудования.
Наука, изучающая методы использования энергии топлива, законы процессов изменения состояния вещества, принципы работы различных ма-шин и аппаратов, энергетических и технологических установок, называется теплотехникой. Теоретическими основами теплотехники являются термоди-намика и теория теплообмена.
Термодинамика опирается на фундаментальные законы (начала), кото-рые являются обобщением наблюдений над процессами, протекающими в природе независимо от конкретных свойств тел. Этим объясняется универ-сальность закономерностей и соотношений между физическими величинами, получаемых при термодинамических исследованиях.
Первый закон термодинамики характеризует и описывает процессы превращения энергии с количественной стороны и дает все необходимое для составления энергетического баланса любой установки или процесса.
Второй закон термодинамики, являясь важнейшим законом природы, определяет направление, по которому протекают термодинамические про-цессы, устанавливает возможные пределы превращения теплоты в работу при круговых процессах, позволяет дать строгое определение таких понятий, как энтропия, температура и т.д. В этой связи второй закон термодинамики существенно дополняет первый.
В качестве третьего начала термодинамики принимается принцип не-достижимости абсолютного нуля.
В теории теплообмена изучаются закономерности переноса теплоты из одной области пространства в другую. Процессы переноса теплоты пред-ставляют собой процессы обмена внутренней энергией между элементами рассматриваемой системы в форме теплоты.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ФОРМУЛИРОВКА ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ
Естественные процессы всегда направлены в сторону достижения сис-темой равновесного состояния (механического, термического или любого другого). Это явление отражено вторым законом термодинамики, имеющим большое значение и для анализа работы теплоэнергетических машин. В соот-ветствии с этим законом, например, теплота самопроизвольно может перехо-дить только от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Для осуществления обратного процесса должна быть затрачена определенная работа. В связи с этим второй закон термодинамики можно сформулировать следующим образом: невозможен процесс, при котором теплота перехо-дила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более теплым (постулат Клаузиуса, 1850 г.).
Второй закон термодинамики определяет также условия, при которых теплота может, как угодно долго преобразовываться в работу. В любом ра-зомкнутом термодинамическом процессе при увеличении объема совершает-ся положительная работа:
,
где l – конечная работа,
v1 и v2 – соответственно начальный и конечный удельный объем;
но процесс расширения не может продолжаться бесконечно, следовательно, возможность преобразования теплоты в работу ограничена.
Непрерывное преобразование теплоты в работу осуществляется только в круговом процессе или цикле.
Каждый элементарный процесс, входящий в цикл, осуществляется при подводе или отводе теплоты dQ, сопровождается совершением или затратой работы, увеличением или уменьшением внутренней энергии, но всегда при выполнении условия dQ=dU+dL и dq=du+dl, которое показывает, что без подвода теплоты (dq=0) внешняя работа может совершаться только за счет внутренней энергии системы, и, подвод теплоты к термодинамической сис-теме определяется термодинамическим процессом. Интегрирование по замк-нутому контуру дает:
, , так как .
Здесь QЦ и LЦ - соответственно теплота, превращенная в цикле в рабо-ту, и работа, совершенная рабочим телом, представляющая собой разность |L1| - |L2| положительных и отрицательных работ элементарных процессов цикла.
Элементарное количество теплоты можно рассматривать как подводи-мое (dQ>0) и отводимое (dQ
|
|