WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Другий закон термодинаміки та його значення - Реферат

Другий закон термодинаміки та його значення - Реферат

цей процес можна провести в зворотному напрямку без зміни виконаної роботи і переданої кількості теплоти. Наприклад, газ, що знаходиться в циліндрі з щільно притиснутим до його стінок рухливим поршнем, (тертя зі стінками відсутнє), можна зтиснути ізотермічно зворотним шляхом, якщо проводити стиснення дуже і дуже повільно. Однак не всі навіть дуже повільні процеси є оборотними. Наприклад, якщо в процесі бере участь тертя (в описаному вище прикладі це може бути тертя між поршнем і стінками циліндра), то робота, зроблена під час руху в одному напрямку (наприклад, від стану А до стану В), не буде дорівнювати(із протилежним знаком) роботі, виконаної під час руху в зворотному напрямку (від стану В до стану А). Такий процес не можна було б розглядати як оборотний. Зрозуміло,що ідеальний оборотний процес у дійсності неможливий, оскільки для нього потрібно нескінченно великий час; однак оборотні процеси можна моделювати з високою точністю, і ці процеси мають дуже важливе значення для теорії. Усі реальні процеси є необоротними і відбуваються з кінцевою швидкістю. У газі можуть виникати збурення (аж до турбулентності), може бути присутнім тертя, можуть бути й інші причини необоротності. При таких умовах жоден процес не може бути чітко оборотним, оскільки втрати теплоти на тертя вже самі по собі є необоротними, турбулентність стане іншою і т.д. Для будь-якого виділеного об'єму не буде існувати одного добре визначеного значення тиску Р і температури Т, оскільки система не завжди буде знаходитися в стані рівноваги. Таким чином, реальний необоротний процес не може бути зображений на PV-діаграмі (за винятком випадків, коли такий процес у деякому наближенні можна розглядати як ідеальний оборотнийпроцес). Оборотний процес завжди можна зобразити на РV-діаграмі, причому , коли він протікає в зворотньому напрямку по тому ж шляху. Незважаючи на те що всі реальні процеси необоротні, поняття оборотного процесу відіграє важливе пізнавальне значення так само, як і поняття ідеального газу.
Повернемося тепер до розгляду ідеального двигуна Карно. Він заснований на представленні оборотного циклу. Оборотний цикл-це послідовність оборотних процесів, за допомогою яких дана речовина (робоче тіло) переводиться з початкового зрівноваженого стану через багато інших зрівноважених станів і повертається знову в той же початковий стан. Зокрема, у двигуні Карно використовується цикл Карно, причому як робоче тіло розглядається ідеальний газ. (Для реального газу PV-діаграма циклу трохи зміниться.) Виберемо крапку а як початковий стан.
PV- діаграма
Газ спочатку розширюється ізотермічно й оборотно по шляху аb при температурі Тн; для цього можна уявити собі, що газ приводиться в контакт із гарячим термостатом при температурі Tн, що повідомляє кількість теплоти | QH | робочому тілу. Потім газ розширюється адіабатично й оборотно по шляху bс; на цій ділянці передача теплоти (теплообміну) взагалі не відбувається і температура газу знижується до значення TL. На третій стадії циклу відбувається ізотермічний оборотний стиск газу по шляху cd тут необхідний контакт із холодним термостатом при температурі TL, якому робоче тіло передає кількість теплоти | QL |. Нарешті, газ адіабатично стискається по шляху da, повертаючи знову у вихідний стан. Таким чином, цикл Карно складається з двох ізотермічних і двох адіабатичних оборотних процесів.
Неважко показати, що результуюча робота, виконана в одному циклі двигуном Карно (чи взагалі будь-яким двигуном, що використовує оборотний цикл), чисельно дорівнює площі, обмеженої криволінійними відрізками, що утворюють цикл на PV-діаграмі крива abсd.
Розділ 5
Нездійсненна мрія ("Вічний двигун")
Бертольд. Perpetuum mobile, то есть вечное движение. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому ... видишь ли, добрый мой Мартин, делать золото - задача заманчивая, открытие, может быть, любопытное, но найти perpetuum mobile ... О!...
А. С. Пушкин. "Сцены из рыцарских времён"
Сучасне життя людини неможливе без використання найрізноманітніших машин, що полегшують його життя. За допомогою машин людина обробляє землю, добуває нафту, руду, інші корисні копалини, пересувається і т.д. Основною властивістю машин є їхня здатність виконувати роботу.
В усіх механізмах і машинах перш ніж зробити роботу енергія переходить з одного виду в іншій. Не можна одержати енергії одного виду більше чим іншого при будь-яких перетвореннях енергії, тому що це суперечить закону збереження енергії. У зв'язку з цим не можна створити вічний двигун, тобто такий двигун в якому у результаті перетворення енергії одного виду її виходить більше, ніж було.
Закон збереження і перетворення енергії є основним у сучасному природознавстві. Енергія, що є мірою руху матерії,має наступні різновиди : механічна, електрична, теплова, магнітна, атомна та ін. Кожна з них може перетворюватися одна в одну, причому в зовсім визначених співвідношеннях, і при цьому кількість енергії залишається незмінною. Загальна кількість енергії замкнутої матеріальної системи є величина постійна, змінюються тільки різні види цієї енергії, випробуючи взаємні перетворення.
Закон збереження енергії був сформульований ще в 1748 році М. В. Ломоносовим, що писав : "...так, коли де убуде трохи матерії, то збільшиться в іншім місці; ...Цей загальний природний закон простирається й у самі правила руху, тому що тіло, що рухає своею силою інше, стільки ж втрачає енергії, скільки передає іншому".
Багато винахідників намагалися побудувати машину - вічний двигун, здатну робити корисну роботу без яких-небудь змін усередині машини. Усі ці спроби закінчувалися невдачею.
Вічний двигун (лат. perpetuum mobile) - уявний, але нездійсненний двигун, що після пуску його в хід робить роботу необмежено довгий час. Кожна машина, що діє без припливу енергії ззовні, після закінчення деякого проміжку часу цілком витратить свій запас енергії на подолання сил опору і повинна зупинитися, тому що продовження роботи означало б одержання енергії з нічого.
От як писав про значення для людства вічного двигуна чудовий французький інженер Саді Карно : " Загальне і філософське поняття "perpetuum mobile" містить у собі не тільки уявлення про рух, що після першого поштовху продовжується вічно, але дія приладу, здатного розвивати в необмеженій кількості рушійну силу, здатної виводити послідовно зі спокою всі тіла природи, якби вони в ньому знаходилися, порушувати в них принцип інерції, здатного, нарешті, черпати із самого себе необхідні сили, щоб надати руху усьому Всесвіту, підтримувати і безперервно прискорювати його рух. Таке було б дійсне створення рушійної
Loading...

 
 

Цікаве