ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ОБРАТИМОСТЬ

В мысленном эксперименте, о котором шла речь в § 2.14, невоз­можно сделать обратимым тепловой поток без кардинальных изменений соот­ветствующих температур Тн и Тс Это необратимый процесс.

Для иллюстрации необратимости давайте проанализируем другой случай.

Опять рассмотрим адиабатический цилиндр с поршнем без трения. Пусть в нем находится 10 м3 идеального одноатомного газа (у = 1.67) при давлении 100 кПа и температуре 300 К. Проследим поведение газа в процессе сжатия и последующего расширения с помощью р, V - и Т, V-диаграмм, представленных на рис. 2.5. Начальное состояние на обеих диаграммах отмечено цифрой 1.

При движении поршня, приводящем к уменьшению объема газа до 2 м3, дав­ление газа будет меняться по адиабате так, что произведение р Vі будет оставаться неизменным. При достижении состояния 2 давление возрастет до 1470 кПа, а температура поднимется до 882 К. Работа, совершенная в процессе сжатия, равна рй V и пропорциональна площади под кривой, соединяющей точки 1 и 2.

ОБРАТИМОСТЬ

Объем V, м3

j с. 2.5. Диаграммы р, V и T. V для эксперимента, описанного в тексте

Если поршень вернется в исходное состояние, то газ расширится и охладится, .ітаясь в начальное состояние (точка 1). Процесс полностью обратим. Те - предположим, что внутри цилиндра находится твердое тело, теплоемкость ого равна теплоемкости газа. Если мы быстро сожмем газ, а затем немед - • его расширим, так что для обмена теплом между газом и твердым телом —точно времени, то твердое тело будет оставаться в исходном состоянии температуре 300 К. Процесс по-прежнему является обратимым, лнако если сжать газ и подождать, пока между газом и телом установится равновесие, то половина тепла перейдет в твердое тело и газ охладится ■пературы (882 + 300) = 591 К, а его давление согласно уравнению идеаль - газа упадет до 985 кПа. Обозначим это состояние точкой 3.

Пусть теперь газ быстро расширится до объема 10м3. При этом он охладится до температуры 201 К, а его давление упадет до 67 кПа (точка 4). Непосредственно после расширения темпераіура твердого тела будет равна 591 К. По истечении не­которого времени часть тепла перейдет от твердого тела к газу, температура которого станет равной 396 К, а давление поднимется до 132 кПа (точка 5). Таким образом, газ прошел полный цикл, но не вернулся в начальное состояние. Его температура, а следовательно, и внутренняя энергия теперь выше, чем в исходном состоянии. Увеличение внутренней энергии должно быть равно работе, произведенной над газом (т. е. оно должно быть пропорционально площади, затененной на верхнеп диаграмме рис. 2.5, которая, в свою очередь, равна плошали под кривой, характе­ризующей переход из состояния 1 в состояние 2, минус площадь под кривой, ха­рактеризующей переход из состояния 3 в состояние 4). Процесс необратим.

Что происходит в случае, когда сжатие и расширение производятся бесконеч­но медленно? Является ли при этом процесс обратимым? Рассмотрев задачу 2.2. вы увидите, что в этом случае процесс действительно обратим.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

РАБОТА

Выше мы говорили о том, что газ, находящийся в цилиндриче­ском сосуде с поршнем, может совершать работу. Какова эта работа? Сила, действующая на поршень со стороны газа, равна рА, где А …

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Подведем некоторое количество Q теплоты к газу, находящему- ■ : цилиндре с адиабатическими стенками и поршнем внутри, который может ■сремещаться без трения. Наличие адиабатических стенок означает, что тепло - р …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

При изменении температуры некоторого фиксированного коли­чества газа будет меняться его внутренняя энергия. Если при этом объем газа остается постоянным (например, газ помещен в сосуд с жесткими стенками), то изменение его …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.