1 / 32

FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Dynamika procesów cieplnych

FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Dynamika procesów cieplnych. Jak powinien przebiegać cykl termodynamiczny o teoretycznie największej sprawności?. silnik cieplny w postaci cylindra z tłokiem,. Jak zamienić ciepło w pracę?. substancj ą robocz ą jest gaz doskona ł y ,.

pink
Download Presentation

FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Dynamika procesów cieplnych

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. FIZYKA dla studentów POLIGRAFIIDynamika procesów cieplnych

  2. Jak powinien przebiegać cykl termodynamiczny o teoretycznie największej sprawności? • silnik cieplny w postaci cylindra z tłokiem, Jak zamienić ciepło w pracę? • substancją roboczą jest gaz doskonały, • przez ścianki cylindra możemy dostarczać i odbierać ciepło, dzięki ruchowi tłoka możemy pobierać i dostarczać pracę, • substancja robocza pracuje w cyklu zamkniętym, a poszczególne przemiany są kwazistatyczne, czyli odwracalne, • w jednym cyklu pracy silnika można dostarczyć określoną ilość ciepła Qp, • temperatura substancji roboczej nie może przekroczyć zakresu pewnych ustalonych wartości.

  3. B p • dostępny obszar p • A V W T1 V T2 Cykl Carnota

  4. T = const = T1 U1= 0 p A U1= W1 + Q1 W1 = -Q1 B T1 T2 V Cykl Carnota Przemiana AB: W1 < 0 (praca jest odbierana od układu), Q1 > 0 (ciepło jest dostarczane do układu)

  5. p A B T1 T2 C V Cykl Carnota Przemiana BC: Q2= 0 U2= W2 < 0 W2 < 0 (praca jest odbierana od układu),

  6. T = const = T2 U3= 0 p A U3= W3 + Q3 W3 = -Q3 B T1 D T2 C V Cykl Carnota Przemiana CD: W1> 0 (praca jest dostarczana do układu), Q1< 0 (ciepło jest odbierane od układu)

  7. p A B T1 D T2 C V Sprawność cyklu: Cykl Carnota Przemiana DA: Q4= 0 U4= W4 > 0 W4> 0 (praca jest dostarczana do układu),

  8. Cykl Carnota

  9. Ciepło pobrane: Ciepło oddane: Sprawność: Cykl Carnota Cykl Carnota jest cyklem o sprawności największej z możliwych.

  10. Dla przemian adiabatycznych: Cykl Carnota

  11. Sprawność cyklu odwracalnego: Sprawność cyklu nieodwracalnego: Cykl Carnota Twierdzenia Carnota: 1. Wszystkie silniki pracujące w cyklu odwracalnym pomiędzy tymi samymi temperaturami mają tę samą sprawność. 2. Sprawność cyklu nieodwracalnego jest zawsze mniejsza od sprawności cyklu odwracalnego

  12. Qod - ciepło oddane grzejnikowi Qp - ciepło pobrane od chłodnicy Cykl odwrotny Qp < Qod Temperatura chłodnicy maleje, temperatura grzejnika rośnie kosztem pracy wykonanej nad układem - lodówka

  13. Ciepło zredukowane Entropia

  14. Dla dowolnego cyklu odwracalnego: Funkcja stanu Entropia S: Entropia

  15. Entropia S : dU = 0 p = RT/V Entropia S: Entropia Jaki jest związek między tymi pojęciami? Obliczmy zmianę entropii 1 mola gazu doskonałego, który rozprężył się izotermicznie od objętości V1 do objętości V2.

  16. To samo ze wzoru : Prawdopodobieństwo, że 1cząstka znajdzie się w objętości V1 : Prawdopodobieństwo, że NAcząstek znajdzie się w objętości V1 : Entropia W2 = 1 – prawdopodobieństwo, że po rozprężeniu wszystkie cząstki są w objętości V2 W1– prawdopodobieństwo, że po rozprężeniu wszystkie cząstki są w objętości V1

  17. Entropia

  18. Dla kołowego procesu odwracalnego: Dla przemiany przeprowadzającej w sposób odwracalny układ ze stanu Ado stanu B: Entropię można wyznaczyć z dokładnością do stałej Entropia

  19. W przemianie adiabatycznej: przemiana adiabatycznej - proces izoentropowy Entropia Addytywność entropii: entropia układu jest sumą entropii podukładów

  20. Sprawność silników nieodwracalnych jest mniejsza niż odwracalnego silnika Carnota: Uogólnienie: Entropia nierówność Clausiusa

  21. B p • • A V Dla przemiany odwracalnej: Entropia Rozpatrzmy cykl kołowy, w którym przemiana ze stanu A do Bjest nieodwracalna, a przemiana zBdoA jest odwracalna.

  22. Dla układu  izolowanego: Entropia Entropia układu izolowanego, w którym zachodzą procesy nieodwracalne może tylko rosnąć.

  23. W jakich procesach entropia maleje?

  24. II zasada termodynamiki • Clausius (1850r): Niemożliwe jest przekazywanie ciepła przez ciało o temperaturze niższej ciału o temperaturze wyższej bez wprowadzenia innych zmian w obu ciałach i w otoczeniu. • 2.Kelvin(1851r.): Niemożliwe jest pobieranie ciepła z jednego termostatu i zamiana go na pracę bez wprowadzania innych zmian w układzie i w otoczeniu. 3. Skonstruowanie perpetuum mobile drugiego rodzaju jest niemożliwe. 4. Entropia układu izolowanego nie może maleć.

  25. Silnik spalinowy film zapłon Praca Q = 0 Sprężanie Q = 0 otwarcie zaworu wydechu ssanie wydech

  26. wstrzykiwanie paliwa spalanie sprężanie powietrza Silnik Diesla

  27. Silnik Diesla

  28. Potencjały termodynamiczne Energia wewnętrzna: Kiedy układ nie wymienia ciepła z otoczeniem (dS = 0) to wykonana przez układ praca równa jest ubytkowi jego energii wewnętrznej.

  29. Praca siły zewnętrznej w procesie izotermicznym: Energia swobodna: Praca gazu w procesie izotermicznym: Praca jest równa różnicy energii swobodnych stanu końcowego i początkowego. Potencjały termodynamiczne Możliwość wykonania pracy przez układ nie jest określona przez energię wewnętrzną układu, ale jedynie przez jej część - energię swobodną. 

  30. W procesie zachodzącym przy stałym ciśnieniu: Entalpia: Ciepło pobierane przez układ w przemianie izobarycznej: Potencjały termodynamiczne

  31. Termodynamiczny potencjał Gibbsa: Potencjały termodynamiczne Zmiana potencjału Gibbsa jest zależna od zmian ciśnienia i temperatury.

  32. Warunki przemiany Minimum potencjału S=const,   V=const energia wewnętrzna, U T=const,  V=const energia swobodna,  F S=const,   p=const entalpia,  H T=const,   p=const potencjał Gibbsa, G Potencjały termodynamiczne Wartości potencjałów termodynamicznych ich stają się minimalne w przypadku równowagi termodynamicznej, jeśli proces przebiega w określonych warunkach.

More Related