Ќоршаѓан орта мен осы ортадаѓы адамдардыњ сезім м‰шелеріне єсер етіп т‰йсік тудыратын барлыќ д‰ние материя делінеді

жүктеу 5,04 Mb.

бет	180/378
Дата	12.02.2020
өлшемі	5,04 Mb.
	#28797

1 ... 176 177 178 179 180 181 182 183 ... 378

2.13.2.1 Карно теоремасы

2.13 Термодинамиканың 2-ші заңы.

2.13.1 Термодинамиканың 2-ші заңы
Термодинамиканың 1-заңы жылу және жұмыс, ішкі энергияны байланыстырады, бірақ процестің бағытын көрсетпейді. Тәжірибелер жылудың ыстық денеден суық денеге берілетіндігін көрсетеді. Мысалы, автомобилдің тежелу уақытындағы бөлінген жылу айналаға тарап кетеді. Осы жылу қайтадан жиылып, автомобильдің кинетикалық энергиясына айналмайды. Мұндай процестер 1-ші заңға қайшы емес, бірақ 2-ші заңға қайшы келеді.

Термодинамиканың 2-ші заңы жылу процестерінің өту бағытын анықтайтын заң. Табиғатта жылу процесінің өту бағыты процесс өтетін жүйенің бастапқы және соңғы күйіне тәуелді. Клаузиус бойынша: «жылу өздігінен суығырақ денеден ыстығырақ денеге берілмейді». Мұндай жылу беру үшін сыртқы көздер жұмыс істеуі керек.

Планк бойынша нәтижесі тек жылудың жұмысқа айналуы болатын периодты процесс болмайды.

Айталық, бу машинасының цилиндріндегі бу жұмысшы дене қыздырғыштан Q₁жылу алып түгелдей жұмысқа айналдырсын дейік (2.13.1.1-сурет).

2.13.1.1-сурет

Бірақ Планк бойынша мұндай процесс болуы мүмкін емес, тек жылудың біраз бөлігі ғана жұмысқа айналады, жылудың Q₂ бөлігі суытқышқа беріледі_. Сонда істелінген жұмыс A=Q₁-Q₂ болады. Сонда идеал (Карно машинасы) машина үшін п.ә.к-і

болады.

Q₂=0 болу үшін Т₂=0 керек. Іштен жанатын двигательдерде ең көп дегенде суытқыш температурасы Т₂=373K, ал қыздырғыштың температурасы Т₁=600K болады. Сондықтан оның п.ә.к.-і з=(0.4ч0.5) аралығында болса, ал паровоздардікі з=(0.05ч0.07) тең болады.

Термодинамиканың 2-ші заңының Карно бойынша анықтамасы: идеал жылу машинасының п.ә.к.-і суытқыш және қыздырғыш температуралары арқылы анықталады.

(2.13.1.1)

Кельвин бойынша анықтамасы: жүйедегі ең суық дененің жылуын жұмысқа айналдыратын жылу машинасын жасауға болмайды. Мұндай машина мұхиттардағы судың жылуын жұмысқа айналдыратын машина болар еді.

Мұхиттағы судың көлемі 1370 млн.км³ делік. Жыл мезгіліне, ендікке қарай оның температурасы +32⁰C-тан -1.9⁰C-қа дейін секірмелері болады. Тереңдікке қарай температура өзгерісі Дt=(3-4)⁰C болса, тереңдігі 100 м мұхиттың температурасы 0,1⁰С-қа төмендеу үшін барлық машиналар жұмыс істегенде 1500 жыл керек болар еді. Бұндай мәңгілік двигательді жасау мүмкін емес.
2.13.2.1 Карно теоремасы
Карно циклы бойынша жұмыс істейтін идеал жылу машинасының п.ә.к.-і машинадағы жұмысшы денеге байланысты емес. Бір қыздырғышпен және бір суытқышпен жұмыс істейтейтін екі машина қарастырылсын. Біреуінде жұмыстық дене идеал газ, екіншісінде кез келген серпімді зат болсын. Бірінші машина қыздырғыштан Q₁ жылу алсын да суытқышқа Q₂ жылу берсін (2.13.2.1-сурет) және А=Q₁-Q₂ жұмыс істесін. Екінші машина қыздырғыштан Q₁’ жылу алып, суытқышқа Q₂’ жылу берсін, сол кезде істейтін жұмысы А’=Q₁’-Q₂’ болсын.

2.13.2.1-сурет
Бірінші машинаның п.ә.к.-і

Екінші машинананың п.ә.к.-і

Машиналардың қыздырғыштан алатын жылулары бірдей болсын: Q₁=Q₁’. Егер машиналардың істейтін жұмыстары бірдей (А=A’) болса, онда суытқышқа беретін жылулары да (Q₂=Q₂’) және ПӘК-і де (з= з') бірдей болады.

Айталық, з> з' және Q₁=Q₁’ болған жағдайда А>A’ және Q₂’>Q₂болады. Яғни 2-ші машинаның суытқышқа беретін жылуы бірінші машинаның суытқышқа беретін жылуынан көп болады. Енді 2-ші машинаның 1-ші машинаның жұмысы А арқылы суытқыш машина ретінде жұмыс істетейік және Q₁=Q₁’ дейік, онда қыздырғыш 1-ші машинаға Q₁ жылу берсе, 2-ші машинадан Q₁’ жылу алады, яғни қыздырғыштың күйі өзгермейді (2.13.2.2-сурет).

2.13.2.2 – сурет
1-ші машина оң жұмыс жасайды (А>0), 2-ші машина теріс жұмыс істейді (A’<0). Екі машинаның жұмыс істеуінің нәтижесінде (А - А’) артық жұмыс қалады. 2-ші машина суытқыштан Q₂’ жылу алады, ал суытқыш 1-ші машинадан Q₂ жылу алады, бірақ Q₂’>Q₂.

Q₂’-Q₂ жылу айырмасы жұмыс істеуге жұмсалады. Яғни жүйедегі ең суық дененің жылуы жұмысқа айналады. Бұл жағдай термодинамиканың 2-ші заңына қайшы келеді, сондықтан з > з' болуы мүмкін емес. Дәл осылай з’> з болмайтындығын көрсетуге болады. Ендеше з = з' болады.

жүктеу 5,04 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 176 177 178 179 180 181 182 183 ... 378