Главное в разделе «Термодинамика»

В основу термодинамического подхода положено определение фун­кции состояния тела, которая бы связывала природу тепловых яв­лений, обусловленную внутренним строением тела, с легкоизмеряемыми макропараметрами. Такой функцией состояния является внутренняя энергия, которая однозначно определяется температурой T, давлением p и объемом V термодинамической системы.

Внутренняя энергия тела может быть изменена вследствие теплообмена или выполнения работы. Количество теплоты, пе­реданное телу (или забранное у него), определяется в зави­симости от сопровождающего его теплового процесса:

• при нагревании (охлаждении) Q = cmΔT;
• при плавлении (кристаллизации) Q = λm;
• при парообразовании (конденсации) Q = rm;
• при испарении твердых тел и кристаллизации из газообраз­ного состояния.

Работа газа при незначительных изменениях давления (p = const) равна: A’ = pΔV и изменяет знак на противоположный в случае выполнения работы внешними силами над газом:

A = —pΔV.

Первый закон термодинамики устанавливает, что количество теплоты, предоставленное термодинамической системе, ведет к изменению ее внутренней энергии или выполнению работы либо яв­ляется причиной того и другого одновременно:

Q = ΔU + pΔV.

Он является фундаментальным законом сохранения энергии, отрицающим возможность создания вечного двигателя: нельзя создать машину, которая бы неограниченно выполняла работу, не получая энергию извне.

Естественное течение тепловых процессов указывает на то, что все они являются необратимыми. Второй закон термодинамики устанавливает, что в природе невозможен процесс, при котором теплота самопроизвольно переходила бы от менее нагретых к более нагретым телам; или (следуя формулировке У. Томсона): не­возможно осуществить такой периодический процесс, единым ре­зультатом которого будет выполнение работы за счет теплоты, отобранной у нагревателя.

Законы термодинамики имеют широкое практическое приме­нение, в частности в технике, в конструировании тепловых ма­шин. С. Карно установил, что наиболее энергетически выгодным является циклический процесс, построенный на основе последо­вательных изотермических и адиабатных процессов (так называе­мый цикл идеальной машины).

Коэффициент полезного действия идеальной машины имеет максимальное значение и равен отно­шению разности абсолютных температур ее нагревателя T₁ и охладителя T₂ к абсолютной температуре нагревателя T₁:

η = (T₁ – T₂) / T₁. Материал с сайта http://worldof.school

Все тепловые машины (двигатели внутреннего сгорания, ре­активные двигатели, паровые и газовые турбины, холодильные машины и т. п.) построены по принципу преобразования части тепловой энергии в механическую работу. Их КПД всегда мень­ше, чем КПД идеальной машины, и равен:

η = A’ / Q₁ = |Q₁| — |Q₂| / |Q₁| = 1 — |Q₂| / |Q₁|.

Таким образом, термодинамика как теория основывается на обобщении многочисленных наблюдений и многовекового опыта познания сущности тепловых явлений и процессов. Ее законы и принципы имеют широкое практическое значение, и их поло­жено в основу теплотехники и инженерии тепловых машин.

На этой странице материал по темам:

• Количествотеплоты переданное телу или забранное у него определяется

• Физика термодинамика главное