Второе начало термодинамики. Циклы. (Лекция 10)

§§ Циклы

02

Круговым процессом (циклом)

называется процесс, при котором
система,

пройдя ряд состояний,
возвращается в

03

A < 0 – обратный
цикл

Работа совершается
над системой

(холодильная машина)

Происходит превращение работы

§§ КПД цикла

04

Тепловая машина

термодинамически действующее
устройство,

совершающее работу
за счет подводимого из вне

05

Для кругового процесса

т.е. работа совершается за счет
поступающей энергии

На участке цикла

06

Пусть

Q1 – количество энергии, полученное
системой от нагревателя

Q2 – количество энергии,

07

Существует бесконечное множество
циклов и у каждого свой КПД.

В механике циклы используют

§§ Цикл Карно

08

Рассмотрим наиболее эффективный цикл,

состоящий из двух изотерм T1 и

09

1→2 – изотермическое расширение

– за счет
нагревателя

2→3 – адиабатическое расширение

10

Аналогично

следовательно

11

Работа за цикл

Вычислим КПД:

КПД всякой ТМ не может превосходить
КПД идеальной ТМ,

12

Теорема Карно–Клаузиуса

КПД тепловой машины,

§§ Обратимые процессы

13

Обратимым называется процесс,

для которого возможен обратный
переход из конечного состояния
в

если система
проходит ряд непрерывно следующих
друг за другом равновесных состояний

14

Процесс –

15

Пример:

Рассмотрим сосуд, стенки
которого тепло не проводят.

Снимая грузы, переведем
систему из состояния A

16

Все реальные процессы протекают с
конечной скоростью и являются
необратимыми и неравновесными.

Это приводит

17

Сравним КПД неравновесной и
равновесной машины, работающей
по циклу Карно:

– неравенство Клаузиуса

приведенная

§§ Энтропия идеального газа

I-е начало в дифференциальной форме

18

функция состояния

полный дифференциал

(Q –

19

Из уравнения М–К:

Получаем

20

тогда правая часть – дифференциал
новой функции состояния

S – энтропия

Это выражение

21

§§ Основное уравнение ТД

Согласно первому началу

и для равновесного процесса получаем

основное
уравнение
термодинамики

Оно справедливо

§§ Физический смысл S

22

Рассмотрим идеальный газ,
ν = 1 моль, в объеме

23

Вычислим Г – число микросостояний,
которое может реализоваться в системе

Оно равно числу

24

≈

Для идеального газа

и
считают, что энтропия пропорциональна

25

и

const часто полагают равной нулю

логарифму числа

§§ II-е начало термодинамики

26

Система, предоставленная самой себе,

приходит к равновесному состоянию,

т.е. энтропия

27

Пусть замкнутая система переходит из
состояния 1 в состояние 2.

Возвратим систему в

28

Следовательно,

При переходе замкнутой системы

энтропия либо увеличивается,
либо не изменяется

из состояния 1 (с

§§ Тепловая теорема Нернста

29

Первое утверждение

При приближении к абсолютному нулю

энтропия стремится к