Второе начало термодинамики

Содержание

1. Второе начало термодинамики
2. Тепловая машина – периодически действующий двигатель, предназначенный
3. Условная схема тепловой машины и ее термодинамический
4. ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫКоэффициент полезного действия цикла
5. ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ. Холодильная машина -
6. 1850 г., Р. Клаузиус: Теплота не
7. Обратимый процесс – процесс, в результате которого
8. ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ Необратимые процессы
9. За весь цикл производится работа:Цикл Карно
10. Первая теорема Карно: Коэффициент полезного действия любой обратимой
11. 1-2: изотермическое нагревание2-3: адиабатное расширение3-4: изотермическое сжатие4-1: адиабатное сжатиеЦИКЛ КАРНО. ТЕОРЕМЫ КАРНО
12. 2-3:4-1:[26][28]Вторая теорема Карно: КПД любой тепловой машины,
13. Неравенство Клаузиуса - приведенное количество теплоты в
14. [26], [28]Неравенство Клаузиуса [30]Приведенное количество теплоты, полученное
15. Неравенство Клаузиуса Можно показать, что утверждения, сделанные
16. Энтропия.[34]Пусть процесс 1а2b - обратимый[31]Энтропия – это
17. Энтропия[32][36]Обобщая (35) и (36) на любые процессы:Если процесса 1а2 - обратимый, а 2b1 – необратимый[37]
18. Энтропия идеального газаУравнение (37) в дифференциальном виде:СV – молярная теплоемкость идеального газа [38][39]
19. .Закон возрастания энтропииВ адиабатически изолированной системе δQ
20. Статистический смысл энтропии С точки зрения теории
21. Скачать презентанцию

Тепловая машина – периодически действующий двигатель, предназначенный для преобразования в полезную работу теплоты, получаемой извне (выделяемой вследствие сгорания топлива, ядерных превращений, нагрева солнечными лучами и т. д).Обязательные составляющие тепловой машины: рабочее тело

Главная
Разное
Второе начало термодинамики

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
Тепловые и холодильные машины.
Второе начало термодинамики.
Обратимые и необратимые

процессы.
Цикл Карно, теоремы Карно.
Неравенство Клаузиуса.
Энтропия и закон о её возрастании.
Статистический

смысл энтропии.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИТепловые и холодильные машины.Второе начало термодинамики.Обратимые и необратимые процессы.Цикл Карно, теоремы Карно.Неравенство Клаузиуса.Энтропия и закон

Слайд 2Тепловая машина – периодически действующий двигатель, предназначенный для преобразования в

полезную работу теплоты, получаемой извне (выделяемой вследствие сгорания топлива, ядерных

превращений, нагрева солнечными лучами и т. д).

Обязательные составляющие тепловой машины:
рабочее тело
нагреватель
холодильник

ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ

Примеры: двигатель внутреннего сгорания,

Тепловая машина – периодически действующий двигатель, предназначенный для преобразования в полезную работу теплоты, получаемой извне (выделяемой вследствие

Слайд 3Условная схема тепловой машины и ее термодинамический цикл:
ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ

МАШИНЫ
Работа газа за цикл:

Qн – количество теплоты, полученное от нагревателя;
Qх

– количество теплоты, отданное холодильнику.

Условная схема тепловой машины и ее термодинамический цикл:ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫРабота газа за цикл:Qн – количество теплоты,

Слайд 4
ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
Коэффициент полезного действия цикла (КПД) – отношение

полезной работы А, совершенной за цикл, к количеству теплоты Qн,

переданному от нагревателя:

(1)

ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫКоэффициент полезного действия цикла (КПД) – отношение полезной работы А, совершенной за цикл, к

Слайд 5ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ

.
Холодильная машина - осуществляет охлаждение различных

тел за счет совершения работы внешними силами.
Холодильный
коэффициент:
(2)

ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ. Холодильная машина - осуществляет охлаждение различных тел за счет совершения работы внешними силами.

Слайд 6

1850 г., Р. Клаузиус:
Теплота не может самопроизвольно перейти

от более холодного тела к более теплому.

1851 г., В.

Томсон (лордом Кельвин):
В природе невозможен круговой процесс, единственным результатом которого была бы механическая работа, совершаемая за счет отвода теплоты от теплового резервуара.

Невозможность создания тепловой машины, которая бы полностью преобразовывала теплоту в работу. Такая тепловая машина с η = 1 называется вечным двигателем второго рода.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1850 г., Р. Клаузиус: Теплота не может самопроизвольно перейти от более холодного тела к более теплому.

Слайд 7Обратимый процесс – процесс, в результате которого система переходит из

одного состояния в другое и возможен обратный процесс, в результате

которого она, пройдя через ту же последовательность промежуточных состояний, вернется в исходное состояние так, что в окружающих телах не произойдет никаких изменений. В противном случае процесс называется необратимым.

Квазистатический (равновесный) процесс - ≡ обратим.

ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ

Обратимый процесс – процесс, в результате которого система переходит из одного состояния в другое и возможен обратный

Слайд 8ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ
Необратимые процессы возникают в системах, в

которых наблюдается нарушение состояния равновесия, и возникают потоки частиц, энергии

и т. д.

Пример необратимого процесса в механике: колебание маятника. Если трения нет, процесс является обратимым

ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ Необратимые процессы возникают в системах, в которых наблюдается нарушение состояния равновесия, и

Слайд 9
За весь цикл производится работа:
Цикл Карно – состоит из

двух изотерм и двух адиабат.

ЦИКЛ КАРНО. ТЕОРЕМЫ КАРНО

За весь цикл производится работа:Цикл Карно – состоит из двух изотерм и двух адиабат. ЦИКЛ КАРНО.

Слайд 10Первая теорема Карно: Коэффициент полезного действия любой обратимой тепловой машины, работающей

по циклу Карно, не зависит от природы рабочего тела и

устройства машины, а является функцией только температуры нагревателя и холодильника.

ЦИКЛ КАРНО. ТЕОРЕМЫ КАРНО

Первая теорема Карно: Коэффициент полезного действия любой обратимой тепловой машины, работающей по циклу Карно, не зависит от природы

Слайд 111-2: изотермическое нагревание

2-3: адиабатное расширение

3-4: изотермическое сжатие
4-1: адиабатное сжатие

ЦИКЛ КАРНО.

ТЕОРЕМЫ КАРНО

Слайд 12
2-3:
4-1:
[26]
[28]
Вторая теорема Карно: КПД любой тепловой машины, работающей по необратимому

циклу, меньше КПД машины с обратимым циклом Карно с теми

же самыми температурами нагревателя и холодильника:

[29]

ЦИКЛ КАРНО. ТЕОРЕМЫ КАРНО

2-3:4-1:[26][28]Вторая теорема Карно: КПД любой тепловой машины, работающей по необратимому циклу, меньше КПД машины с обратимым циклом

Слайд 13Неравенство Клаузиуса

- приведенное количество теплоты в процессе 1-2
δQ

– теплота, переданная системе от резервуара с температурой Т.
Для обратимого

цикла Карно:

За весь цикл:

[30]

Неравенство Клаузиуса - приведенное количество теплоты в процессе 1-2 δQ – теплота, переданная системе от резервуара с

Слайд 14[26], [28]
Неравенство Клаузиуса

[30]
Приведенное количество теплоты, полученное системой в обратимом

цикле Карно, равно нулю.
Для необратимого цикла Карно:

.
Приведенное количество теплоты,

полученное системой в необратимом цикле Карно, меньше нуля.

[26], [28]Неравенство Клаузиуса [30]Приведенное количество теплоты, полученное системой в обратимом цикле Карно, равно нулю. Для необратимого цикла

Слайд 15Неравенство Клаузиуса
Можно показать, что утверждения, сделанные относительно приведенного количества

теплоты, полученного системой за цикл Карно справедливы и для любых

круговых процессов.

Для любого обратимого
кругового процесса:

Для любого необратимого
кругового процесса:

Приведенное количество теплоты в замкнутом цикле для любой термодинамической системы не может быть больше нуля:

[31]

- неравенство Клаузиуса

[32]

[33]

Неравенство Клаузиуса Можно показать, что утверждения, сделанные относительно приведенного количества теплоты, полученного системой за цикл Карно справедливы

Слайд 16Энтропия
.
[34]
Пусть процесс 1а2b - обратимый
[31]
Энтропия – это функция состояния термодинамической

системы, приращение S2 – S1 которой равно приведенному количеству теплоты,

которое нужно сообщить системе, чтобы перевести ее из состояния 1 в состояние 2 по любому обратимому пути:

[35]

Энтропия.[34]Пусть процесс 1а2b - обратимый[31]Энтропия – это функция состояния термодинамической системы, приращение S2 – S1 которой равно

Слайд 17Энтропия
[32]
[36]
Обобщая (35) и (36) на любые процессы:

Если процесса 1а2 -

обратимый, а
2b1 – необратимый
[37]

Слайд 18Энтропия идеального газа

Уравнение (37) в дифференциальном виде:

СV – молярная теплоемкость

идеального газа

[38]
[39]

Слайд 19.
Закон возрастания энтропии
В адиабатически изолированной системе δQ = 0
[37]
Закон возрастания

энтропии: В адиабатически изолированной термодинамической системе энтропия не может убывать: она

или сохраняется, если в системе происходят только обратимые процессы, или возрастает, если в системе протекает хотя бы один необратимый процесс.

.Закон возрастания энтропииВ адиабатически изолированной системе δQ = 0[37]Закон возрастания энтропии: В адиабатически изолированной термодинамической системе энтропия не

Слайд 20Статистический смысл энтропии
С точки зрения теории вероятностей состояния с

большей энтропией обладают большей вероятностью.
Между энтропией системы S и вероятностью

того же состояния Р существует связь:

Статистический вес Ω макросостояния, число равновесных микросостояний, с помощью которых может быть реализовано рассматриваемое макросостояние.

Один моль О2 при н.у.:

Р ~ Ω

формула Больцмана

Флуктуации – случайные отклонения макроскопических параметров от средних значений

Статистический смысл энтропии С точки зрения теории вероятностей состояния с большей энтропией обладают большей вероятностью.Между энтропией системы

Скачать презентацию

Разделы презентаций

Второе начало термодинамики

Содержание

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИТепловые и холодильные машины.Второе начало термодинамики.Обратимые и необратимые

процессы.Цикл Карно, теоремы Карно.Неравенство Клаузиуса.Энтропия и закон о её возрастании.Статистический

Слайд 2Тепловая машина – периодически действующий двигатель, предназначенный для преобразования в

полезную работу теплоты, получаемой извне (выделяемой вследствие сгорания топлива, ядерных

Слайд 3Условная схема тепловой машины и ее термодинамический цикл:ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ

МАШИНЫРабота газа за цикл:Qн – количество теплоты, полученное от нагревателя;Qх

Слайд 4ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫКоэффициент полезного действия цикла (КПД) – отношение

полезной работы А, совершенной за цикл, к количеству теплоты Qн,

Слайд 5ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ. Холодильная машина - осуществляет охлаждение различных

тел за счет совершения работы внешними силами. Холодильный коэффициент:(2)

Слайд 6 1850 г., Р. Клаузиус: Теплота не может самопроизвольно перейти

от более холодного тела к более теплому. 1851 г., В.

Слайд 7Обратимый процесс – процесс, в результате которого система переходит из

одного состояния в другое и возможен обратный процесс, в результате

Слайд 8ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ Необратимые процессы возникают в системах, в

которых наблюдается нарушение состояния равновесия, и возникают потоки частиц, энергии

Слайд 9 За весь цикл производится работа:Цикл Карно – состоит из

двух изотерм и двух адиабат. ЦИКЛ КАРНО. ТЕОРЕМЫ КАРНО

Слайд 10Первая теорема Карно: Коэффициент полезного действия любой обратимой тепловой машины, работающей

по циклу Карно, не зависит от природы рабочего тела и

Слайд 111-2: изотермическое нагревание2-3: адиабатное расширение3-4: изотермическое сжатие4-1: адиабатное сжатиеЦИКЛ КАРНО.

ТЕОРЕМЫ КАРНО

Слайд 122-3:4-1:[26][28]Вторая теорема Карно: КПД любой тепловой машины, работающей по необратимому

циклу, меньше КПД машины с обратимым циклом Карно с теми

Слайд 13Неравенство Клаузиуса - приведенное количество теплоты в процессе 1-2 δQ

– теплота, переданная системе от резервуара с температурой Т.Для обратимого

Слайд 14[26], [28]Неравенство Клаузиуса [30]Приведенное количество теплоты, полученное системой в обратимом

цикле Карно, равно нулю. Для необратимого цикла Карно:.Приведенное количество теплоты,

Слайд 15Неравенство Клаузиуса Можно показать, что утверждения, сделанные относительно приведенного количества