Відповіді з фізики - Стор 4
перетворюється на роботу. Так працює теплова машина.
Якщо круговий процес на діаграмі протікає проти годинникової стрілки, теплова енергія передається від холодильника (тіла з меншою температурою) до нагрівача (тіла з більшою температурою) за рахунок роботи зовнішньої сили. Так працює холодильна машина.
Цикл Карно - ідеальний термодинамічний цикл. Теплова машина Карно, що працює за цим циклом, має максимальний ККД з усіх машин, у яких максимальна та мінімальна температури здійснюваного циклу збігаються відповідно до максимальної та мінімальної температури циклу Карно. Складається з 2 адіабатичних та 2 ізотермічних процесів.
13.Оборотні та незворотні процеси. незворотність механічних, теплових, електромагнітних процесів; особливість теплової енергії. Термодинамічний визначення ентропії. Другий закон термодинаміки. Порядок і безладдя та напрямок реальних процесів у природі.
Зворотні та незворотні процеси, шляхи зміни стану термодинамічної системи. Процес називають оборотним, якщо він допускає повернення аналізованої системи з кінцевого стану у вихідне через ту ж послідовність проміжних станів, що й у прямому процесі, але прохідну у зворотному порядку. При цьому у вихідний стан повертається як система, а й середовище. Оборотний процес можливий, якщо і в системі, і в навколишньому середовищі він протікає рівноважно. При цьому передбачається, що рівновага існує між окремими частинами системи, що розглядається, і на кордоні з навколишнім середовищем. Оборотний процес - ідеалізований випадок, досяжний лише за нескінченно повільному зміні термодинамічних параметрів. Швидкість встановлення рівноваги має бути більшою, ніжшвидкість аналізованого процесу. Якщо неможливо знайти спосіб повернути систему і тіла у навколишньому середовищі у вихідний стан, процес зміни стану системи називають незворотним.
Необоротні процеси можуть протікати мимовільно лише одному напрямі; такі дифузія, теплопровідність, в'язкий перебіг та інше.
1. При дифузії вирівнювання концентрацій відбувається спонтанно. Зворотний процес сам по собі ніколи не піде: ніколи мимоволі суміш газів, наприклад, не розділиться на складові її компоненти. Отже, дифузія – незворотний процес.
2. Теплообмін, як свідчить досвід, також є односторонньо спрямованим процесом. В результаті теплообміну енергія передається сама по собі завжди від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою. Зворотний процес передачі теплоти від холодного тіла до гарячого сам собою ніколи не відбувається.
3. Необоротним є процес перетворення механічної енергії у внутрішню при непружному ударі або при терті.
Тим часом із першого закону термодинаміки спрямованість і тим самим незворотність теплових процесів не випливає. Перший закон термодинаміки вимагає лише, щоб кількість теплоти, віддане одним тілом, точно дорівнювала кількості теплоти, яке отримає інше. А ось питання про те, від якого тіла, від гарячого до холодного чи навпаки, перейде енергія, залишається відкритим.
Спрямованість реальних теплових процесів визначається другим законом термодинаміки, встановленого безпосереднім узагальненням досвідчених фактів. Це постулат. Німецький вчений Р. Клаузіус дав таке формулювання другого закону термодинаміки: неможливо перевести тепло від холоднішої системи до гарячішої за відсутностіінших одночасних змін в обох системах або навколишніх тілах.
З другого закону термодинаміки випливає неможливість створення вічного двигуна другого роду, тобто. двигуна, який здійснював би роботу за рахунок охолодження одного тіл
Зміна ентропії термодинамічної системи при оборотному процесі як відношення загальної кількості тепла до величини абсолютної температури (тобто тепло, передане системі, при постійній температурі):
Другий початок термодинаміки - фізичний принцип, що накладає обмеження на напрямок процесів передачі тепла між тілами.
Друге початок термодинаміки говорить, що неможливий мимовільний перехід тепла від тіла, менш нагрітого, до тіла, нагрітішого.
Другий початок термодинаміки забороняє так звані вічні двигуни другого роду, показуючи що коефіцієнт корисної дії не може дорівнювати одиниці, оскільки для кругового процесу температура холодильника не може дорівнювати абсолютному нулю.
14. Явлення перенесення у газах: дифузія, в'язкість, теплопровідність. Рівняння явищ перенесення. Молекулярнокінетична теорія явищ переносу в газах.
Поширення молекул домішки в газі від джерела називається дифузією.
У стані рівноваги температура Т та концентрація n у всіх точках системи однакова. При відхиленні щільності від рівноважного значення певної частини системи виникає рух компонент речовини у напрямах, що призводять до вирівнювання концентрації по всьому об'єму системи. Пов'язаний із цим рухом перенесення речовини обумовлений дифузією. Дифузійний потік буде пропорційний градієнту концентрації:
- щільність потоку маси, рівна масі речовини, яка дифундує за одиницю часу через одиницю площі внапрямку осі,
- Середня арифметична швидкість молекул,
- Середня довжина вільного пробігу молекул.
Якщо тіло рухається в газі, воно стикається з молекулами газу і повідомляє їм імпульс. З іншого боку, тіло теж відчуватиме зіткнення з боку молекул, і отримуватиме власний імпульс, але спрямований у протилежний бік. Газ пришвидшується, тіло гальмується, тобто на тіло діють сили тертя. Така ж сила тертя діятиме і між двома сусідніми шарами газу, що рухаються з різними швидкостями. Це явище зветься внутрішнє тертя або в'язкість газу, причому сила тертя пропорційна градієнту швидкості:
де - Середня швидкість теплового руху молекул, - Середня довжина вільного пробігу.
Якщо в сусідніх шарах газу створена і підтримується різниця температур, між ними відбуватиметься обмін тепла. Завдяки хаотичному руху молекули в сусідніх шарах перемішуватимуться і їх середні енергії вирівнюватимуть. Відбувається перенесення енергії від нагрітих шарів до більш холодних тіл. Цей процес називається теплопровідністю. Потік тепла пропорційний градієнту температури: