Термодинамічні властивості води і водяної пари

ДРУГИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ

Для того, щоб здійснити описаний вище круговий цикл необхідно мати, як наголошувалося, гаряче і холодне джерела теплоти.

Останнє положення приймається в термодинаміці як другий закон. Цей закон має безліч формулювань і стосовно теплових двигунів може бути сформульований наступним чином:

у тепловому двигуні, що періодично діє, не можна перевести в роботу всю теплоту, підведену від гарячого джерела до робочого тіла, частина цієї теплоти повинна бути віддана холодному джерелу.

Стосовно холодильної машини другий закон термодинаміки формулюється так: не можна передати теплоту від холодного джерела до гарячого без підведення роботи ззовні.

Як видно з приведених формулювань, другий закон термодинаміки характеризує якісну сторону процесів перетворення енергії, тоді як перший закон характеризує кількісну сторону цих процесів.

Таким чином, якщо перший закон дає все необхідне для складання балансу енергії якого-небудь процесу, то другий закон указує умови, при яких можливе протікання того або іншого процесу.

У найбільш загальному вигляді другий закон термодинаміки може бути сформульований таким чином: будь-який реальний мимовільний процес, що відбувається в системі, продовжується до тих пір, поки в системі не встановиться рівновага.

Як показує практика, система, що досягла рівноваги, надалі в цьому стані і перебуває або будь-який мимовільний процес є необоротним.

Математичний вираз другого закону термодинаміки записується у вигляді dq=Тds, де знак рівності відповідає оборотним процесам.

Формулювання другого закону термодинаміки Больцманом: природа прагне від станів, менш вірогідних, до станів, вірогідніших.

Водяна пара є робочим тілом, широко використовуваним в теплотехніці, за допомогою якої хімічна або ядерна енергія палива перетворюється на механічну роботу, що виконується паровим двигуном. Розглядаючи процес нагріву води при постійному тиску, можна виділити три характерні ділянки (рис. 1.10).

1. Ділянка АВ, яка відповідає підігріву води до температури t_B, при якій починається паротворення. Ця температура носить назва температури кипіння або насичення.

2. Ділянка ВС на якому відбувається утворення пари. Температура при цьому не міняється і вся теплота, що підводиться, йде на зміну фазового стану (вода—пар). Пара, що утворюється при цьому, називається вологою парою і характеризується своєю сухістю (або вологістю) х. Сухість пари чисельно рівна кількості сухої пари (по масі), що міститься в 1 кг вологої пари:

(1.59)

Рис. 1.10. р,v -діаграма для водяної пари

У міру збільшення підведення теплоти сухість пари зростає, вологість зменшується. Теплота, необхідна для перетворення на пару 1 кг киплячої води, називається прихованою теплотою пароутворення і позначається буквою р. Пара в цій точці називається сухою насиченою парою.

3. Ділянка CD, яка починається правіше за точку С. На цій ділянці підведення теплоти супроводжується збільшенням температури пари. При t>t₉ пара називається перегрітою парою.

Рис. 1.12. і, s-діаграма водяної пари.

оскільки в області вологої пари ізотерми співпадають з ізобарами. В точках їх перетину з верхньої прикордонної кривої ізобари і ізотерми розходяться: перші йдуть круто вгору, а другі — полого. Стан перегрітої пари визначається в i, s-діаграмі параметрами, або температурою і тиском, або ентальпією і тиском.

Дата добавления: 2014-01-04