Anterior, am considerat echilibru, procese reversibile, în care nu există modificări reziduale în direcția înainte și înapoi, fie în sistem, fie în mediu. Orice proces real este mai mult sau mai puțin dezechilibrat. (Dacă, de exemplu, pentru a crește rapid temperatura mediului ambiant, gazul din cilindru este încălzit treptat, relaksiruya la o stare de echilibru corespunzător noii parametri de mediu. Gazul de proces de relaxare nu se află în echilibru cu mediul înconjurător și nu pot fi caracterizate prin ecuația de stare). Procesele de nerambursare sunt ireversibile. Atunci când efectuați astfel de procese în direcția înainte și înapoi, sistemul sau mediul nu revin la starea inițială.
Să luăm în considerare diferențele principale dintre procesele ireversibile și expansiunea reversibilă a gazului în cilindrul de sub piston (fig.11).
Expansiunea va fi reversibilă (echilibru) numai dacă: temperatura gazului este egală cu temperatura sursei de căldură T = T1. forța exterioară este echilibrată de presiunea gazului asupra pistonului P = pF. iar atunci când gazul este extins nu există nici frecare externă, nici internă.
Lucrarea de extindere a gazului în acest caz și schimbarea entropiei dsob = / T.
Neîndeplinirea a cel puțin uneia dintre aceste condiții face ca extinderea gazului să fie ireversibilă.
- Dacă ireversibilitatea pistonului pentru a provoca frecare pe peretele cilindrului, lucrarea este mai mică de 965;, pd # t K. O parte din ea, ca urmare a frecării este transformată în căldură Sfert.. Este perceput de gaz împreună cu căldura furnizată. în urma căreia creșterea entropiei într-un proces ireversibil este mai mare decât în procesul reversibil.
- Dacă ireversibilitatea este cauzată de lipsa echilibrului mecanic (P Lucrarea este din nou mai puțină, iar creșterea entropiei este mai mare decât în procesul reversibil. -Dacă ireversibilitatea este cauzată de schimbul de căldură la o diferență de temperatură finită (temperatura gazului T Astfel, ireversibilitatea conduce întotdeauna la o creștere a entropiei mediului de lucru cu aceeași cantitate de căldură furnizată și la pierderea unei părți a lucrării. Pentru sistemele izolate, aceste expresii iau forma: ds ≥0. Dacă procesele de echilibru sunt efectuate într-un sistem izolat adiabatic, atunci entropia sistemului rămâne constantă. Procesele spontane (și, prin urmare, ireversibile) într-un sistem izolat duc întotdeauna la o creștere a entropiei. Aceasta este formula cea de-a doua lege a termodinamicii pentru procesele de neechilibru, cunoscut ca principiul entropiei crescânde. El a formulat condițiile în care este posibilă transformarea căldurii în muncă. Luați în considerare ciclul propus, care rezolvă problema care dintre cotele maxime de căldură în condițiile date poate fi transformată în muncă mecanică. Lăsați fluidul de lucru este într-un cilindru de căldură non-conductoare, dar cu posibilitatea, în cazul în care este necesar, să vină în contact cu două surse de căldură, cu temperaturi T1 și T2 (fig. 12). Noi credem că sursa capacității de căldură este atât de mare încât selectarea căldurii fluidului de lucru dintr-o singură sursă și să îl transfere la o altă practic, nu se schimba temperatura. Starea inițială este caracterizată prin punctul A. Aducem cilindrul în contact cu o sursă de căldură caldă. Din această stare începe procesul izotermic de expansiune a AB. Cantitatea de căldură furnizată este definită ca: q1 = T1 (s2 -s1) contact termic Apoi, la punctul B este eliminat între gaz și sursa și extinderea în continuare a gazului are loc adiabatic (fără schimb de căldură cu mediul înconjurător) datorită schimbării în energia internă a gazului. Temperatura gazului scade. La punctul C este furnizat gazul în contact termic cu caldura rece primirea T2 și în continuare starea fluidului de lucru din cauza necesității de a readuce pistonul în poziția inițială, iar gazul în starea inițială. Acest lucru se face prin compresie izotermică cu transfer de căldură q2 de la gaz la chiuveta de căldură: q2 = T2 (s2 -s1). La punctul D, mediul de lucru este izolat de receptorul de căldură, iar comprimarea suplimentară are loc fără schimb de căldură, adică adiabatic. Temperatura gazului crește până când atinge valoarea lui T1, iar gazul nu revine la starea inițială corespunzătoare punctului A. În diagramele p-v și T-s, ciclul arată astfel (Figura 13):
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: