Термодинамика потока

Особенности циклов.

Решение.

η_t^к = 1 – Т₂ / Т₁ = 1- (20 + 273) / (2000 + 273) = 0,87 = 87%. Ответ: η_t = 87%.

Это значит, что, залив в бак автомобиля 100 л бензина, 87 л пойдут на движение автомобиля, а 13 л будут истрачены на нагрев атмосферы. Реально η_t ≈ 35% для лучших бензиновых ДВС. Следовательно, из 100 л бензина в баке только 35 л будут истрачены на движение, остальное - на рост энтропии в атмосфере. Хорошие дизельные двигатели (танковые, тяжелых грузовиков и т.д.) имеют коэффициент полезного действия ≈ 50%. Это предопределило превосходство советских танков над германскими бензиновыми во время Великой Отечественной войны и ускорило победу над германским фашизмом.

Самые совершенные (современные) паросиловые установки имеют η_t ≈ 42 – 45 %. Это означает, что из 100 вагонов угля, добытых в шахте и привезенных до ТЭЦ, меньше половины будут превращены в электроэнергию, а остальные пойдут на рост энтропии в окружающей среде. Печально, но факт!

Генетической особенностью любых циклов (и прямых, и обратных, см. рис. 4.1 и 4.2) является необходимость вернуть рабочее тело в исходное состояние. Но сделать это без отдачи теплоты в холодильнике неосуществимо.

Можно провести цикл совершенно обратимым путем, с большей или меньшей степенью необратимости, но особенность, заключающаяся в отдаче части теплоты рабочим телом в теплоприемнике низкой температуры, свойственна циклу при всех обстоятельствах.

Именно поэтому нельзя осуществить тепловой цикл с одним источником теплоты (вечный двигатель второго рода), именно поэтому нельзя получить эффективность η_t = 1 (а при электрическом взаимодействии рабочего тела с внешней средой – можно).

Замечание. Еще раз подчеркнем, что этот вывод никакого отношения ко второму закону термодинамики не имеет.

Введение. Обратимся к лекции 1. Термодинамический метод анализа интересующего нас объекта начинается с того, что сам объект отгораживается от внешней среды некоторой абстрактной границей Г. Далее, договариваемся о направлении нормали n к этой границе: пусть, например, она направлена во внутрь объекта. Все, что находится внутри границы Г, мы назвали термодинамической системой, все, что снаружи – внешняя среда.

Следующий шаг в термодинамическом методе анализа – установление видов, родов взаимодействия системы с внешним миром. Установить – означает понять физический смысл взаимодействия, определить для каждого из них потенциал Р и координату состояния х. Это самый трудный и самый ответственный этап метода термодинамического исследования. Дальше начинает работать аппарат, инструментарий метода: записываем в единой форме (т.е. для любых объектов исследования) первый закон термодинамики - изменение внутренней энергии системы равно алгебраической сумме всех количеств воздействия.

Напомним, что элементарным количеством воздействия данного рода называется произведение потенциала этого рода на дифференциал его сопряженной координаты (см. определение понятий в лекции 1).

После записи первого закона термодинамики осталось попросить физиков дать уравнения состояния для термодинамической системы.

Напомним, что уравнением состояния называется функциональная зависимость потенциала какого-то рода от всех координат состояния.

Следовательно, сколько родов взаимодействия, столько потенциалов и координат состояния, столько количеств воздействия, столько слагаемых в правой части уравнения первого закона термодинамики.

Разработка базиса, фундамента для проведения термодинамического анализа объекта на этом заканчивается. Осталось «пожинать» плоды, если владеешь инструментарием математического анализа.

Дата добавления: 2014-01-04