Зависимость теплоемкости от температуры.

В точных расчетах, особенно при высоких температурах, кроме энергии поступательного и вращательного движения молекул, необходимо учитывать энергию колебательного движения атомов.

Характер процесса устанавливает необходимую функциональную связь между теплотой и температурой, а потому истинную теплоемкость можно считать производной теплоты по температуре.

Из графика видно, что теплота, затраченная на нагревание газа от t₁ до t₂

,

или учитывая, что на оси ординат t=0

Средние теплоемкости сведены в таблицы теплоемкостей, которые и используются для теплотехнических расчетов. .

Теплоемкость газовых смесей.

Чтобы вычислить теплоемкость газовой смеси по теплоемкостям ее компонентов, необходимо знать массовый, объемный или мольный состав этой смеси.

Если смесь задана массовым составом:

, кДж/(кг×град)

Если смесь задана объемным составом:

, кДж/(кг×град)

Если смесь задана мольным составом, то принимаются те же формулы, что и при задании ее объемным составом.

Основные формулировки второго закона термодинамики.

Второй закон термодинамики формулирует условия взаимных превращений теплоты и работы, не затрагивая вопроса об их количественных соотношениях.

Р. Клаузиус (1850 г.): Теплота не может переходить от холодного тела к более нагретому сама собой, даровым процессом (без компенсации).

В. Томсон (1851 г.): Невозможно при помощи неодушевленного материального двигателя получить от какой-либо массы вещества механическую работу путем охлаждения ее ниже самого холодного из окружающих предметов.

М. Планк: Невозможно построить периодически действующую машину, все действие которой сводилось бы к поднятию некоторого груза и охлаждению теплового источника.

В. Ф. Оствальд: Осуществление вечного двигателя второго рода (который мог бы совершать механическую работу только за счет охлаждения источника теплоты) невозможно.

Рассмотрим систему, в которой теплота q₁, отнимаемая от верхнего источника с температурой Т₁, передается рабочему телу, совершающему обратимый цикл в двигателе А. В результате производится полезная работа l ₀ = q₁ - q₂, передаваемая машине В, а теплота q ₂ сбрасывается в нижний источник.

Общая форма: Если в заданной системе какие-либо процессы могут протекать самопроизвольно, то обратные по отношению к ним процессы возможны лишь при условии определенных компенсирующих изменений состояния системы, а протекать самопроизвольно они не могут.

Иными словами, все самопроизвольные процессы природы необратимы.

 

Цикл Карно и его свойства.

В цикле, предложенном С. Карно, теплота подводится и отводится по изотермам при температурах горячего источника теплоты и холодного теплоприемника.

Термический к.п.д. прямого цикла Карно

,

где и

для адиабат 2-3 и 3-4 , следовательно

и .

Окончательно или

Термический к.п.д. прямого цикла Карно тем больше, чем выше температура горячего источника теплоты и чем ниже температура холодного теплоприемника.

В обратном цикле Карно холодильный коэффициент