Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Матвеев А.Н. -> "Молекулярная физика. Том 2" -> 71

Молекулярная физика. Том 2 - Матвеев А.Н.

Матвеев А.Н. Молекулярная физика. Том 2 — М.: Высшая школа, 1981. — 400 c.
Скачать (прямая ссылка): molekulyarnayafizikat21981.djvu
Предыдущая << 1 .. 65 66 67 68 69 70 < 71 > 72 73 74 75 76 77 .. 181 >> Следующая

контуру от полного дифференциала равен нулю:
fd(7= U, - U, = 0. (20.3)
Об этом свойстве полного дифференциала уже подробно говорилось в § 15. С
учетом (20.3) равенство (20.2) принимает вид
(20.4)
Это означает, что вся работа, совершенная за цикл, получается за счет
количества теплоты, которое посту пило в систему. Это теплота в части
цикла поступает в систему, а в части - выходит из системы. При обходе
цикла по часовой стрелке в систему поступает большее количество теплоты,
чем выходит из нее, и поэтому система совершает положительную работу.
Если осуществлять цикл против часовой стрелки, т. е. двигаться от точки 1
к точке 2 по линии L2, а возвращаться по линии Lь то работа будет той же
по абсолютному значению, но отрицательна:
(2) (1)
Л\= [pdV+ | р dF = -
О)
(2) (1)
\pdV+ \ pdF
L(l) (5)
ц
= - А, (20.5)
Li L, Lz
где А - работа [см. (20.1)], полученная при обходе цикла по часовой
стрелке. Таким образом, в этом случае система сама не совершает работу, а
работа совершается над системой. Система преобразует работу в теплоту: в
одной части цикла в систему поступает теплота, а в другой - вытекает
больше теплоты, чем входит. Сама же система после совершения цикла
возвращается в прежнее состояние.
154 2. Термодинамический метод
В каждой точке цикла (рис. 33) температура системы определяется
уравнением состояния. Температура, вообще говоря, изменяется от точки к
точке и обеспечивается в каждой точке термостатом с соответствующей
температурой. Поэтому для выполнения системой цикла можно себе
представить либо погружение системы в термостат с изменяющейся
температурой, либо переход системы от одного термостата к другому с
разными температурами. Второе представление чаще является более
наглядным, так как позволяет говорить о нагревателе, холодильнике,
которые существуют как бы постоянно. В первом случае пришлось бы говорить
об одном и том же термостате, находящемся при более высокой (низкой)
температуре.
Определить, в каких точках цикла система отдает теплоту термостату и в
каких - получает, сложно. В принципе же ответ на этот вопрос прост:
система отдает теплоту термостату в тех точках, где bQ < 0, а получает в
тех, где 5?) > 0, т. е. она отдает теплоту, если dU + pdV< 0, а получает,
если dU + pdV> 0. Определение точек, в которых происходит переход от
участков цикла, где система отдает теплоту, к участкам, где она получает
ее, сводится к решению уравнения dU + pdV=0. Это решение зависит от вида
цикла и уравнения состояния и, вообще говоря, не является простым. В
дальнейшем будет показано, как точки могут быть найдены графически.
Коэффициент полезного действия. По своему значению система, выполняющая
циклический процесс, является машиной, которая производит работу за счет
количества теплоты, поступающего в нее из термостата [см. (20.4)]. Чем
больше количество теплоты, поступившего из термостата, превращается в
работу, тем более эффективна машина. Эффективность машины характеризуется
коэффициентом полезного действия rj, определяемым как отношение
произведенной машиной работы А за один
Ф Существует сколь угодно много процессов, в которых переданная системе
теплота целиком затрачивается на совершение работы. Однако такие процессы
не являются циклическими и не о них идет речь.
Поскольку полное изменение энтропии в цикле равно нулю, поступившая в
систему энтропия должна быть равной вышедшей из нее. Это означает, что не
может быть цикла, в котором теплота только поступает в систему, но нигде
не выходит из нее. Следовательно, к. п. д. системы всегда меньше единицы.
Карно Никола Леонар Сади (1796-1832)
§ 20. Циклические процессы 155
34
цикл к количеству теплоты Q(+>, полученному машиной от термостатов:
Л = А/&+\ (20.6)
В этой формуле работа А графически измеряется площадью кривой,
изображающей цикл, и задается формулой (20.4); Q(+) - количество теплоты,
которое вошло в систему от термостатов. Эта величина положительна.
Формулу (20.4) можно переписать:
#6<2 = J se + J 5(2 = e(f) + Q{~] = а, (20.7)
(+) (-)
где j и j - интегралы по тем участкам цикла, где (+) (-)
соответственно теплота втекает в машину и вытекает из нее; Q{~1 -
количество теплоты, вытекающее из машины (отрицательная величина). С
учетом (20.7) выражение (20.6) для к. п. д. может быть представлено в
виде
(20.8)
34. Цикл Карно
Эта величина всегда меньше единицы, поскольку ?)( } отрицательно.
Цикл Карно. Наиболее простым по содержанию, но важным в принципиальном
отношении, является цикл Карно (рис. 34). Он состоит из двух изотерм при
температурах Т, и Т2 между состояниями 1, 2 и 3, 4 и двух адиабат (5(2 =
0) между состояниями 2, 3 и 4, 1. Направление цикла указано стрелками.
При выполнении цикла Карно необходимы два термостата. Термостат с более
высокой температурой Т, называется нагревателем, а с более низкой
температурой Т2 - холодильником. При прохождении адиабатических участков
цикла система должна быть изолирована от окружающей среды в тепловом
Предыдущая << 1 .. 65 66 67 68 69 70 < 71 > 72 73 74 75 76 77 .. 181 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed