Второй закон термодинамики и его значение | Рефераты
Самые-самые лучшие рефераты
Рефераты Второй закон термодинамики и его значение
г) Третье начало термодинамики (теорема Нернста): энтропия физической системы при приближении температуры к абсолютному нулю не зависит от параметров системы и остается неизменной. Другие формулировки теоремы: при приближении температуры к абсолютному нулю все изменения состояния системы не изменяют ее энтропии; с помощью конечной последовательности термодинамических процессов нельзя достичь температуры, равной абсолютному нулю. М. Планк дополнил теорему гипотезой, согласно которой энтропия всех тел при абсолютном нуле температуры равна нулю. Из теоремы вытекают важные последствия о свойствах веществ при температурах, близких к абсолютному нулю: приобретают нулевого значения удельные теплоемкости при постоянном объеме и давлении. Кроме того, из теоремы следует недостижимость абсолютного нуля температуры при конечном состоянии термодинамических процессов.
Если первое начало термодинамики утверждает, что теплота есть форма энергии, измеряемая механической мерой, и невозможность вечного двигателя первого рода, то второе начало термодинамики отрицает создание вечного двигателя второго рода. Первое начало ввело функцию состояния энергию, второе начало ввело функцию состояния энтропию. Если энергия закрытой системы остается неизменной, то энтропия этой системы при каждом изменении увеличивается уменьшение энтропии противоречит законам природы. Сосуществование таких независимых друг от друга функций состояния, как энергия и энтропия, что дает возможность делать вывод о тепловой поведение тел на основе математического анализа. Поскольку обе функции исчислялись лишь относительно произвольно выбранного начального состояния то полностью определить энергию и энтропию не является сделать. Третье начало термодинамики дал возможность устранить эту проблему. Важное значение для развития термодинамики имели установленные Ж.Л.Гей-Люссаком законы закон теплового расширения и закон объемных отношений. Б. Клапейрон установил зависимость между физическими величинами, определяющими состояние идеального газа (давлением, объемом и температурой), которую обобщил Д. И. Менделеевым.
Таким образом, концепции классической термодинамики описывают состояния теплового равновесия и равновесные (протекающие бесконечно медленно, поэтому время в основные уравнения не входит) процессы. Термодинамика неравновесной процессов возникает позднее в 30-х гг ХХ века. В ней состояние системы определяется локальные термодинамические параметры, которые рассматриваются как функции координат и времени.
Тепловые двигатели и холодильники
Нетрудно получить тепловую энергию за счет осуществления работы, например достаточно сильно потереть одну ладонь о другую, этой же цели можно достичь в любом процессе с участием трения. Однако получить механическую работу за счет тепловой энергии значительно складнишне, и практически полезное устройство для этой цели был изобретен лишь около 1700г. на основе паровой машины.
Основная идея, лежащая в основе любого теплового двигателя, состоит в том, что механическая энергия может быть получена за счет тепловой, только если дать возможность теплоте переходить из области с высокой температурой в область с низкой температурой, причем в процессе этого перехода часть теплоты может быть преобразована в механическую работу. Высокая Тн и низкая TL температуры называются рабочими температурами двигателя, и в дальнейшем для упрощения мы будем считать, что эти температуры обеспечиваются двумя термостатами, находящихся при постоянных температурах Тн и TL. Нас будут интересовать только тепловые двигатели, совершают периодические рабочие циклы (то есть вся система периодически возвращается в исходное состояние) и таким образом могут действовать постоянно.
Современные паровые двигатели подразделяются на два основных типа. В двигателях так называемого оборотного типа нагретая пар проходит через впускной клапан и затем расширяется в пространстве под поршнем, вынуждая его двигаться, после того как поршень возвращается в свое исходное положение, он вытесняет газы через выпускной клапан. В паровой турбине происходит, собственно говоря, то же самое; различие лишь в том, что поршень движущийся вращательно-поступательно заменяется турбиной, которая вращается и напоминает колесо плотины с многочисленными лопастями. С помощью паровых турбин1 * производится большая часть получаемой в настоящее время электроэнергии. Вещество, нагревается и охлаждается (в данном случае пара), называется рабочим телом. В паровом двигателе высокая температура достигается за счет сжигания угля или нефти, другого топлива, при этом нагревается пар. В двигателе внутреннего сгорания высокая температура достигается за счет сгорания рабочей смеси (бензина с воздухом) внутри цилиндра двигателя воспламенение смеси происходит с помощью искры.
source
Комментариев нет:
Отправить комментарий