Реферат: Второе начало термодинамики - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Второе начало термодинамики

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 148 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

16 Второе начало термодинамики . Краткая теоретическая часть Первый закон термодинамики, являясь частным случаем общего закона сохранения и превращения энергии констатирует наличие процессов превращения видов энергии и ее сохранение, но не устанавливает условий, при которых эти превращения возможны . Второй закон термодинамики устанавливает, что самопроизвольные процессы возможны лишь в том случае, когда в системе нет равновесия и что эти процессы всегда протекают в направлении, при котором система приближается к равновесному состоянию, т.е. он указывает направленность процесса . Теплота и работа являются формами передачи энергии : первая, связанная с движением молекул и атомов – микроскопическая форма передачи энергии, а вторая, связанная с перемещением тела или его частей – макрофизической . Теплота и работа не являются равноценными формами передачи энергии . Работа легко и полностью превращается в теплоту . Превращение теплоты в работу, например, в тепловых машинах, происходит только при наличии разности температур между источником теплоты и теплоприемником, причем не вся теплота превращается в работу . Все виды энергии в конечном счете превращаются в теплоту, которая затем рассеивается в окружающей среде . Мера этого рассеивания или обесценивания энергии называется энтропией . Таким образом, для превращения теплоты в работу необходимо иметь два источника теплоты : один – с высокой температурой, а другой – с низкой температурой, и работа тепловой машины должна быть цикличной, т.е. рабочее тело, совершая ряд процессов должно возвращаться в исходное состояние . Цикл, в результате которого получается положительная работа называется прямым циклом или циклом теплового двигателя ; в нем работа расширения больше работы сжатия . Циклы, в результате которых расходуется работа, называются обратными ; в них работа сжатия больше работы расширения и они используются в холодильных установках и тепловых насосах . Циклы тепловых машин характеризуются термическим коэффициентом : ( 1 .1) а обратных циклов – коэффициентом эффективности : ( 1 .3) (1 .4) Цикл, который позволяет получить наибольшие коэффициенты (см . формулы ( 1 .1) – ( 1 .3)), вошел в историю как цикл Карно и он состоит из двух изотерм и двух адиабат . Задачи для самостоятельного решения . Задача № 1 -1 . Машина, в цилиндре которой 1 кг воздуха, работает по циклу Карно в пределах температур Т1 = 523 К и Т2 = 303 К . Максимальное давление Р1 = 10 бар, а минимальное – Р2 = 1,2 бар . Определить параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, количество подведенного и отведенного тепла, работу и термический КПД цикла . Задача № 1 -2 . К газу в круговом процессе подведено 250 кДж тепла, а термический КПД цикла равен 0,46 . Определить работу цикла . Задача № 1 -3 . Сравните между собой два цикла, каждый из которых состоит из трех процессов : изотермического, адиабатного и изохорного (см . Рис.6.1). Рис. 1 .1 . В первом цикле изотермический процесс осуществляется при максимальной температуре цикла, а во втором цикле – при минимальной температуре . Для обоих циклов : Т MAX = 900 К ; Т MIN = 300 К ; Р MIN = 0,98 бар . Определить параметры ( P , v, T, S ) в характерных точках обоих циклов и их термические КПД . Рабочее тело в циклах – азот, теплоемкость которого принять постоянной . Изобразить циклы в T – S координатах . Задача № 1 -4 . Определить изменения энтропии 3 кг азота в политропном процессе (n = 1,2 ), если температура азота изменилась от Т1 = 373 К до Т2 = 573 К . Изобразить процесс в P – V и T – S координатах . Задача № 1 -5 . Определить термический КПД теплового двигателя, работающему по обратимому циклу Карно, если Т1 = 773 К, а Т2 = 298 К . Определить также количество подводимого и отводимого тепла, если мощность двигателя равна N = 5000 кВт . Пример . Для идеального цикла газовой турбины с подводом тепла при P = Const определить параметры в характерных точках, полезную работу, термический КПД, количество подведенного и отведенного тепла, если дано : Р1 = 1 бар, t1 = 27 ° C , t3 = 700 ° C , в = Р2/Р1 = 10, k = 1,4, рабочее тело – воздух . Решение . V 1 = R Ч T 1/( м Ч P 1 ) = 8,314 Ч (27 + 273,15 ) /(2,896 Ч 10– 2 Ч 105 ) = 0,862 м3/кг . T 2 = T 1 Ч ( Р2 /Р1 ) ( k – 1 ) / k = T 1 Ч в( k – 1 ) / k = (27 + 273,15 ) Ч 10(1,4 – 1 ) /1,4 = 579,50 K . P2 = в Ч Р1 = 10 Ч 105 = 106 Па . V 2 = R Ч T 2/( м Ч P 2 ) = 8,314 Ч 579,50/(2,896Ч10– 2 Ч 106 ) = 0,166 м3/кг . V3 = V2 Ч (T3/T2 ) = 0,166 Ч (700 + 273,15 ) /579,50 = 0,279 м3/кг . T4 = (T3 Ч T1 ) /T2 = (700 + 273,15 ) Ч (27 + 273,15 ) /579,50 K = 504,04 K . V4 = V1 Ч (T4/T1 ) = 0,862 Ч 504,04/(27 + 273,15 ) = 1,448 м3/кг . q2– 3 = C P Ч (T3 – T2 ) = 1,01 Ч ((700 + 273,15 ) – 579,50 ) = 397,59 кДж/кг . q4– 1 = C P Ч (T4 – T1 ) = 1,01 Ч (504,04 – (27 + 273,15 )) = 205,93 кДж/кг . l = q1 – q2 = 397,59 – 205,93 = 191,66 кДж/кг . зT = 1 – q2/q1 = 1 – 205,93/397,59 = 0,4821 . Задача № 1 -6 . Газовая турбина работает по циклу с подводом тепла при P = Const . Известны параметры : Р1 = 1 бар, t1 = 40 ° C , t4 = 400 ° C , в = 3 ; рабочее тело – воздух . Определить параметры в характерных точках цикла, количество подведенного и отведенного тепла, работу за цикл и термический КПД . Задача № 1 -7 . Компрессор всасывает 400 м3/ч воздуха при давлении Р1 = 1 бар и температуре t1 = 20 ° C и сжимает его до давления Р2 = 5 бар . Определить теоретическую работу компрессора при адиабатном сжатии и температуру воздуха в конце сжатия . Задача № 1 -8 . Компрессор всасывает 100 м3/ч воздуха при давлении Р1 = 1 бар и температуре t1 = 27 ° C . Конечное давление воздуха составляет Р2 = = 8 бар . Определить теоретическую мощность двигателя для привода компрессора и расход охлаждающей воды, если ее температура повышается на 13 ° C . расчет произвести для изотермического, адиабатного и политропного (n = 1,2 ) сжатия . Задача № 1 -9 . Холодильная установка, находящаяся в помещении с температурой 293 К, имеет холодопроизводительность 6000 ккал/ч и поддерживает в холодильной камере температуру 263 К . Приняв, что установка работает по обратимому циклу Карно, определить холодильный коэффициент, количество тепла Q, передаваемое окружающему воздуху, и теоретическую мощность привода установки . Пример . В компрессор холодильной установки поступает воздух из камеры с давлением Р1 = 1 бар и температурой t1 = – 10 ° C , где он адиабатически сжимается до давления Р2 = 5 бар (см . Рис.6.2). Температура воздуха в процессе P = Const снижается до t3 = 10 ° C , затем он в цилиндре по адиабате 3 – 4 расширяется до давления Р4 = Р1, после чего поступает в камеру, в которой нагревается (процесс 4 – 1) до температуры t1 = – 10 ° C . Рис. 1 .2 . Определить температуру воздуха, поступающего в камеру, теоретическую работу цикла, холодопроизводительность воздуха и холодильный коэффициент для данной установки и для установки, работающей в том же интервале температур по циклу Карно . Решение . Т4 = Т3 Ч ( Р4/Р3 ) ( k – 1 ) / k = Т3 Ч ( Р1/Р2 ) ( k – 1 ) / k = (10 + 273,15 ) Ч (1/5 ) (1,4 – 1 ) /1,4 = 178,78 К . Т2 = Т1 Ч ( Р2/Р1 ) ( k – 1 ) / k = (– 10 + 273,15 ) Ч (5/1 ) (1,4 – 1 ) /1,4 = 416,78 К . l К = ( k /( k – 1 )) Ч ( R /м ) Ч T 1 Ч [ ( P 2/ P 1 ) ( k – 1 ) k – 1 ] = (1,4/(1,4 – 1 )) Ч (8,314/2,896Ч10– 2 ) Ч (– 10 + 273,15 ) Ч [ (5/1 ) (1,4 – 1 ) /1,4 – 1 ] = 154,37 кДж/кг . l РЦ = ( k /( k – 1 )) Ч ( R /м ) Ч T 3 Ч [ ( P 4/ P 3 ) ( k – 1 ) k – 1 ] = (1,4/(1,4 – 1 )) Ч (8,314/2,896Ч10– 2 ) Ч (10 + 273,15 ) Ч [ (1/5 ) (1,4 – 1 ) /1,4 – 1 ] = – 104,87 кДж/кг . l 0 = l К – l РЦ = 154,37 – (– 104,87 ) = 259,24 кДж/кг ; Холодопроизводительность : q0 = C P Ч (T1 – T4 ) = 1,0104 Ч ((– 10 + 273,15 ) – 178,78 ) = 85,25 кДж/кг . Холодильный коэффициент данной установки : е У = q0/ l 0 = 85,25/259,24 = 0,33 . Работающей по циклу Карно : е ЦК = Т1/(Т3 – Т1 ) = (– 10 + 273,15 ) /((10 + 273,15 ) – (– 10 + 273,15 )) = 13,16 . Задача № 1 -10 . Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность Q = 200000 ккал/ч . Состояние воздуха, всасываемого компрессором, характеризуется давлением Р1 = 1 атм и температурой t1 = – 10 ° C . Давление воздуха после сжатия Р2 = 4 атм, а его температура при поступлении в расширительный сосуд равна t3 = 20 ° C . Определить теоретическую мощность двигателя компрессора и расширительного цилиндра, холодильный коэффициент установки, расход воздуха, а также количество тепла, передаваемого охлаждающей воде . Задача № 1 -11 . Холодопроизводительность воздушной установки Q = 20000 ккал/ч . Определить ее холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя, если известно, что максимальное давление в установке Р2 = 5 атм, минимальное – Р1 = 1,1 атм, температура воздуха в начале сжатия t1 = 0 ° C , а при выходе из охладителя t3 = 20 ° C . Сжатие и расширение воздуха принять политропным (n = 1,28 ). Задача № 1 -12 . Определить эксергию воздуха в баллоне при Р = 150 бар и параметрах окружающего воздуха в помещении, которые равны Р0 = 1 бар, Т0 = 293 К . Объем воздуха в баллоне 40 дм3 . Задача № 1 -13 . Определить эксергию азота, находящегося в пьезометре экспериментальной установки при параметрах Р = 250 бар и Т = 973 К . Параметры окружающей среды Р0 = 1 бар и Т0 = 293 К . Объем азота в пьезометре 500 см3 . Азот считать идеальным газом . Пример . Камень массой m = 1,2 кг падает с высоты Н = 14 м на землю . Определить вызванное этим процессом изменение энтропии системы камень-земля . Температура камня и окружающей среды равна Т = 293 К . Решение . Изменение энтропии системы в данном необратимом процессе, вычисляется как потеря работоспособности, равная убыли потенциальной энергии, то есть L = T0 Ч ДS = M Ч ДH . Отсюда : ДS = m Ч g Ч H/T0 = 1,2 Ч 9,81 Ч 14/293 = 0,562 Дж/(кг Ч К ). Задача № 1 -14 . Определить эксергию 100 кДж тепла при температуре 973 К . Температура среды 273 К . Определить потерю энергии этого тепла, если оно будет передано тепловому источнику с температурой 273 К . Пример . В цикле рабочее тело (гелий ; С P = 5 ,19 кДж/(кг Ч К )) получает тепло, изобарически (P = Const ) нагреваясь от t1 = 300 ° C до t2 = 850 ° C . Термический КПД цикла з T = 0,33, температура окружающей среды t0 = 25 ° C . Определить эксергетический КПД и потери эксергии цикла . Решение . Подведенное тепло составляет : q = h2 – h1 = C P Ч (t2 – t1 ) = 5 ,19 Ч (850 – 300 ) = 2854,5 кДж/кг . Эксергию тепла находим : Энергия тепла будет : и, следовательно, lq = q – bq = 2854,5 – 1041,0 = 1813,5 кДж/кг . Так как lq – максимально полезная работа, получаемая из тепла, то из уравнения термического КПД получаем : – lT = з T Ч q = 0,33 Ч 2854,5 = 942,0 кДж/кг . Эксергетический КПД находим как : з Э = – lT / lq = 942,0/1813,5 = 0,52 . Потери эксергии в цикле получим : dЭ = (1 – з Э ) Ч lq = (1 – 0,52 ) Ч 1813,5 = 870,5 кДж/кг . Подлинные потери выражаются именно этой величиной, а не общим теплоотводом : | q 0| = q + lT = 2854,5 – 942,0 = 1912,5 кДж/кг потому что здесь на виду с принципиально устранимыми потерями эксергии dЭ содержится также ни при каких обстоятельствах не превращаемая в работу энергия bq подведенного тепла | q 0| = bq + dЭ = 1041,0 + 870,5 = 1911,5 кДж/кг . Пример . Определить эксергию тепла, которое выделяется при сгорании на воздухе 1 кг топлива с теплотой сгорания QP Н = 20000 кДж/кг . Температура горения 1573 К . Давление среды Р0 = 1 бар, Т0 = 293 К . Теплоемкость продуктов сгорания принять постоянной . Решение . Источник в процессе превращения тепла в работу будет охлаждаться . Поэтому его температура будет переменна . Когда температура источника станет равной температуре среды, его работоспособность будет исчерпана . Процесс охлаждения источника (линия 1 – 0 ) показан на рис . №6 .3. Для бесконечно малого количества тепла dQ при температуре Т дифференциал эксергии определяется через термический КПД цикла Карно : d lX = dQ Ч (1 – T0/T1 ) и тогда эксергия находится как : Величина эксергии численно равна выделенной площади, изображенной на Рис. 1 .3. Величина Q2 = T0 Ч (S1 – S2 ) равна тому количеству тепла, которое надо передать нижнему источнику (среде ) в процессе превращения тепла в работу . Рис. 1 .3 Изменение энтропии определяется как : S 1 – S 2 = Cm Ч ln ( T 1/ T 2 ), где Cm – теплоемкость источника тепла, которая равна : Cm = Q /( T 1 – T 0 ). С учетом написанных соотношений, эксергию тепла находим как : lX = Q – T 0 Ч [ Q /( T 1 – T 0 )] Ч ln ( T 1/ T 0 ) = Q Ч (1 – [ T 0/( T 1 – T 0 )] Ч ln ( T 1/ T 0 )) = = 20000 Ч (1 – [ 293/(1573 – 293 )] Ч ln (1573/293 )) = 12 МДж . Задача № 1- 15 . В проточном теплообменнике нагревается воздух, имеющий на входе Р1 = 7 бар , Т1 = 213 К, а на выходе Р2 = 0,3 бар , Т2 = 1073 К . Параметры среды Р0 = 1 бар , Т0 = 288 К . Определить изменение эксергии 1 кг воздуха в теплообменнике, считая воздух идеальным газом . Задача № 1 -16 . Построить в P – v и T – S координатах циклы и исследовать их : определить знак изменения внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоемкости, работы и тепла в каждом процессе, если цикл состоит из следующих процессов с показателем политропы n : а ) расширение (n = 0,5 ); б ) сжатия (n = – 475 ); в ) сжатие (n = 7,5 ). а ) сжатие (n = 150 ); б ) расширение (n = 0,8 ); в ) сжатие (n = – 15 ). а ) расширение (n = 0 ); б ) расширение (n = 1 ); в ) расширение (n = 0 ); г ) нагревание (n = ); д ) сжатие (n = 0 ). а ) сжатие (n = 0,5 ); б ) расширение (n = – 1 ); в ) расширение (n = 5 ). а ) расширение (n = 1,1 ); б ) сжатие (n = 0 ); в ) расширение (n = – 2 ). а ) охлаждение (n = ); б ) расширение (n = – 3 ); в ) сжатие (n = 0,8 ). а ) расширение (n = 230 ); б ) расширение (n = – 1 ); в ) сжатие (n = 1,1 ). а ) расширение (n = 0 ); б ) сжатие (n = – 1,5 ); в ) сжатие (n = 17 ). Для построения циклов использовать обобщенные зависимости политропных процессов в P – v и T – S коор динатах. Пример . Построить цикл : а ) расширение (n = 0 ); б ) сжатие (n = – 1,5 ); в ) сжатие (n = 17 ). Решение . Процесс расширения n = 0 расположен на P – v диаграмме ( ДV > 0 ) правее изохоры и совпадает с линией n =0 ; процесс сжатия n = – 1,5 ( ДV < 0 и ДP < 0 ) находятся в I V квадранте между линиями n = – 1 и n = –
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Феминизм - до первого достойного мужчины.
Коммунизм - до первого личного капитала.
Атеизм - до первой тряски в полёте.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Второе начало термодинамики", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru