Тепловые двигатели. К.п.д. теплового двигателя. Холодильный коэффицент. Различные формулировки второго начала термодинамики

Политропический процесс.

Политропические процессы. Уравнение политропы идеального газа. Показатель политропы.

Политропическими называют процессы, при которых теплоемкость тела остается постоянной. Таким образом, условие, которое выполняется в ходе политропического процесса заключается в том, что С=const.

Найдем уравнение политропы для идеального газа. Напишем уравнение первого начала термодинамики для одного моля газа. dQ=CdT

CdT=CvdT+pdV

В это уравнение входят все три параметра p, V, T. Один из них можно исключить с помощью уравнения состояния, и получим:

pdV+Vdp=RdT

Исключая из этих двух уравнений dT и производя приведение получим:

(C - C_v - R)pdV + (C - C_v)Vdp=0

Заменим C_v + R на С_p и делим на pV

Процесс	N
Изобара
Изотерма
Адиабата
Изохора

(С – Сp)

Так как С, С_p, C_v=const, интегрируем

(С – Сp)lnV

Делим на C - C_v

Уравнение политропы: pV^n=const

где n= - показатель политропы при политропическом процессе.

При n= это выражение равно нулю.

Теплово́й дви́гатель — тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию. Использует зависимость теплового расширения вещества от температуры. Действие теплового двигателя подчиняется законам термодинамики. Для работы необходимо создать разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Для работы двигателя обязательно наличие топлива. Это возможно при нагревании рабочего тела (газа), который совершает работу за счёт изменения своей внутренней энергии.

теплового двигателя рассчитывается как отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:
Часть теплоты при передаче неизбежно теряется, поэтому КПД двигателя менее 1. Максимально возможным КПД обладает двигатель Карно. КПД двигателя Карно зависит только от абсолютных температур нагревателя(T_H) и холодильника(T_X):

Холодильный коэффициент, безразмерная величина (обычно больше единицы), характеризующая энергетическую эффективность работы холодильной машины; равна отношению холодопроизводительности к количеству энергии (работе), затраченной в единицу времени на осуществление холодильного цикла. Определяется типом холодильного цикла, по котором у работает машина, совершенством её основных элементов и для одной и той же машины зависит от температурных условий её работы. Различают теоретический и реальный Холодильный коэффициентВ частности, теоретический Холодильный коэффициент идеальной парокомпрессионной машины, работающей по обратному Карно циклу, не зависит от рода холодильного агента и определяется выражением e_к = T₀ /(Т - Т₀), где T₀ и Т - абсолютные температуры охлаждаемого объекта и окружающей среды (кипения и конденсации хладагента). При заданной температуре окружающей среды Т на единицу полученного искусственного холода затрачивается тем большая энергия, чем ниже температура охлаждаемого объекта.

Формулировки второго закона термодинамики:

Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему»

Постулат Томсона: «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара»

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

Дата добавления: 2015-04-24