Для збільшення коефіцієнта корисної дії циклу Карно необхідно зробити температуру нагрівача якомога більшою, а температуру охолоджувача - якомога меншою.
40.Другий закон термодинаміки. Теорема Карно.
2 закон термодинаміки – це закон зростання Ентропії. У замкнутій ( тобто ізольованій в тепловому і механічному відношенні) системі ентропія або залишається незмінною( якщо в системі протікають зворотні зрівноважені процеси) або зростає ( при нерівних процесах) і в стані рівноваги досягає максимуму.
2 закон термодинаміки формувало багато вчених тому цей же закон можна сформулювати більш простіше тобто : Неможливий перехід теплоти від більш холодного тіла до більш нагрітого, без будь-яких інших змін у системі., або : неможливо створити діючу ( періодичну або здійснюючу якийсь періодичний цикл машину уся роботя якої зводилась б до підняття деякого вантажу і відповідному охолодженню теплового резервуару.
Неможливо побудувати вічний двигун 2 роду(теплову машину) щоб результатом виконання колового процесу(циклу) цілком перетворить теплоту одержану від якогось одного джерела у роботу, при чому джерело повинно бути невичерпним.
Суть у тому що в ізольованій системі теплові процеси одно напрямні, що й приводить до збільшення ентропії, варто ентропії досягнути максимума, як теплові процеси в системі припиняються, це означає, що всі тіла мають однакову температуру(Т) і знаходяться в термодинамічній рівновазі.
Максимальне значення ККД теплових двигунів. Закони термодинаміки дозволяють обчислити максимально можливий ККД теплового двигуна, що працює з нагрівачем, що має температуру T1, і холодильником з температурою T2. Вперше це зробив французький інженер і вчений Сади Карно (1796-1832) у праці «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу» (1824).
Карно придумав ідеальну теплову машину з ідеальним газом як робоче тіло. Ідеальна теплова машина Карно працює по циклу, що складається з двох ізотерм і двох адіабати. Спочатку посудину з газом приводять у контакт з нагрівачем, газ ізотермічні розширюється, здійснюючи позитивну роботу, при температуреT1, при цьому він отримує кількість теплоти Q1.
Потім посудину теплоизолируют, газ продовжує розширюватися вже адіабатно, при цьому його температура знижується до температури холодильника T2. Після цього газ приводять у контакт з холодильником, при ізотермічному стисненні він віддає холодильника кількість теплоти Q2, стискаючись до обсягу V4 <V1. Потім посудину знову термоізолюючу, газ стискається адіабатно до обсягу V1і повертається до попереднього стану.
41. Ентропія, принцип зростання ентропії.
Ентропія ідеального газу
Ентропія – величина яка характеризує вірогідність того чи іншого стану і вона пропорціональна логарифму статичної ваги.
S = k*lnƱ де Ʊ – статистична вага (вірогідність стану)
Принципи ентропії
1) Ентропія ізольованої системи при протіканні неповоротного процесу зростає. Дійсно ізольована система переходить з менш ймовірних до більш ймовірних станів що супроводжується ростом ентропії.
2) Ентропія системи що знаходиться в рівноважному стані максимальна.
Ентропія є найвищою якщо система знаходиться в рівноважному стані. Ентропія характерирузує міру молекулярного безпорядку в системі.
dS = dQ / T де T – температура системи. Надання системі тепла призводить до посилення теплового руху молекул і тому збільшенню степені безпорядку системи. Чим більша внутрішня енергія системи тим відносно відносно меншою є доля безпорядку.
При надані теплоти неповоротній системі її ентропія зростає. dS > dQ / T
Якщо теплота не надається dS ≥ dQ / T
42. Газ Ван-дер-Ваальса
Рівняння поведінки реальних газів P*V = R*T актуальне лише при невеликих тисках і достатньо великих температурах адже в іншому випадку спостерігається значне відхилення від рівняння. Це пояснюється тим що при збільшенні густини починають важливу роль грати об’єми молекул і взаємодія між ними.
З метою вдосконалення цієї рівності було створено Ван-дер-Ваальсом рівняння.
(P + a / V2)*(V - b) = R*T
де P – тиск на газ ззовні; а і b - константи які для різних газів є різними
Дане рівняння є приближеним до реальних газів тому воно характеризує Ван-дер-Ваальський газ.
Робота цього газу A = - а / V + const
Внутрішня енергія газу U = v*Cv*T – v2*a / v* V
43. Реальні гази. Ізотерми. Критичний стан
Изотермический процесс.
При изотермическом процессе температура газа остается постоянной в течение всего процесса. Уравнение состояния газа в этом случае имеет вид:
. (2.37)
При заданной температуре состояние газа изображается точкой на плоскости, где по осям отложены давление и объем. Последовательность таких точек образует кривую, представляющую изотермический процесс. В случае изотермического процесса кривая является гиперболой и называется изотермой. Разным температурам газа соответствуют различные изотермы.
Вычислим работу, производимую газом при изотермическом процессе. Поскольку температура газа остается постоянной dT = 0, при термодинамическом процессе не изменяется внутренняя энергия газа, dE=0, т.е. все подводимое в систему тепло расходуется только на совершение механической работы dQ = PdV. Таким образом,
. (2.38)
При изотермическом сжатии газа механическая работа, совершаемая над системой, переходит в тепловую энергию окружающих тел.
44. .Фазові переходи І та ІІ роду. Діаграма стану.
Фазовий перехід 1-го роду завжди супроводжується зміною властивостей речовини і виділенням або поглинанням енергії. Відбувається стрибкоподібна зміна властивостей речовини. Супроводжується поглинанням енергії.
При переході 2-го роду відбувається якісна зміна і відбувається відразу у всьому об’ємі .Не відбувається зі зміною Е але відбувається якісна зміна речовини: надпровідність або феромагнетик àвідбувається при деякій температурі.
Відмінність між 1 і 2 роду полягає в переході. При переході з 1 з’являється мала фаза в міру надходження Е ця фаза розподіляється на весь об’єм. На посудині таких зародків може бути декілька.
45. Електричний заряд та його властивості
В природі існує два види зарядів: позитивний і негативний. Тіло вважається зарядженим якщо існує різниця між позитивним і негативним зарядами(заряд q=[Кл.]). Електричний заряд – це є властивість елементарних частинок таких як у електрона або протона. Електрон – негативний. Протон – позитивний. Однойменні частинки відштовхуються , а різнойменні притягуються. Заряд може ділитися, але до певної межі; передаватися. Елементарний електричний заряд - 1,6 * 10-19Кл. Закон збереження електричного заряду стверджує, що алгебраїчна сума електричних зарядів усіх частинок ізольованої системи не змінюється під час процесів, що відбуваються в ній. Більшість тіл в природі є електрично нейтральними, тобто однакова к-ть позитивних і негативних зарядів. Атом будь-якого елемента теж нейтральний так як в ньому к-ть протонів дорівнює к-ті електронів. Якщо атом має заряд то його називають йоном. Рухомими носіями заряду в тілах є електрони. Тому заряд тіла завжди кратний елементарному.
46. Закон Кулона
Так як а природі однойменні тіла відштовхуються, а різнойменні притягуються то це означає, що навколо кожного зарядженого тіла існує електричне коло, якщо розміри зарядженого тіла набагато менші за відстань між тілами, то такі тіла називаються точковими зарядами. Сила електричної взаємодії між зарядами змінюється в залежності від величини і відстані заряду. Цю силу можна визначити за законом Кулона(Сила взаємодії 2-ох точкових зарядів прямо пропорційна величині кожного заряду і обернено пропорційна квадрату відстані між ними, ця сила напрямлена по прямій яка з’єднує ці заряди і залежить від середовища в якому знаходяться заряди ). F=k*(q1*q2/ε*r2). к- коефіцієнт пропорційності. k=9*109 H*м2/Кл2. k=1/4πεo , εo =8,85*10-12 Кл2/Н*м2.
Принцип суперпозиції
Принцип суперпозиції (результуюча сила = векторній сумі всіх сил, які діють на заряд). Якщо в даній точці простору заряджені частинки створюють електричні поля , напруженості яких Е1,Е2,Е3…, то результуюча напруженість поля в цій точці дорівнює: Е=Е1+Е2+Е3+….(Е, Е1,Е2,Е3 – візде вектора).
|
47. Властивості електростатичного поля
Електри́чне по́ле — це складова частина електромагнітного поля, яка описує взаємодію між нерухомими зарядами. Кількісними характеристиками електричного поля є вектор напруженості електричного поля
