химический каталог




Курс физической химии. Том I

Автор Я.И.Герасимов

называемое рабочим телом, совершает циклическую

А

—- и

Рис. I, 3. Цикл Карно. Рис. I, 4. Цикл Карно (проекция на координатную плоскость p—v).

последовательность процессов, периодически возвращаясь в исходное состояние. Таким путем достигается превращение теплоты в работу.

Простейшим и важным для дальнейшего изложения является циклический процесс, называемый циклом Карно.

Цикл Карно—это обратимый цикл, состоящий из четырех процессов: изотермического расширения при температуре 7\, изотермического сжатия при температуре Т2, адиабатного расширения и адиабатного сжатия газа. Этот цикл схематически изображен на рис. I, 3, его проекция на координатную плоскость р—v представлена на рис. I, 4.

Рассмотрим теплоты и работы отдельных процессов и суммарный результат всего циклического процесса для одного моля идеального газа (рабочее тело машины).

Работы изотермических процессов на участках А В и CD, равные теплотам процесса, определяются по уравнению (I, 27):

A^Q^JRT^a^ и A3 = Q2 = RT2\n^ (1,29)

где Vx, V2, V3 и l/4—объемы одного моля газа в состояниях, которым отвечают точки Л, В, С и D соответственно.

Работы адиабатных процессов на участках ВС и DA определяются по уравнению (I, 28):

Л2 = Cv(7\-Tt) и A,= CV(Т2 — Tj) = — Cv(7\-Tt) (I, 30)

Объемы газа Vx и V4, а также V2 и V3 связаны между собой, как будет показано ниже (стр. 54), соотношениями:

V\~'T1 = V\~lT2 и 1А-17\ =

Здесь f—Cp/Cv—отношение мольных теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме.

Разделив второе уравнение на первое, получим:

или

vjVi = vstvt

Суммируя работы всех четырех процессов цикла и заменяя VJVi значением V2/Vlt получим:

Л = ЕЛ, = Аг + Л2 -f А3 + Л4 - R (7\ - Т2) 1п-?. (1,31)

Внутренняя энергия газа не изменилась, и работа, произведенная газом, совершена за счет теплоты Qx, поглощенной системой в процессе расширения от некоторого источника теплоты с постоянной температурой Т1 (нагреватель). Однако только часть теплоты превращена в работу. Другая часть теплоты—Q2 передана газом внешней среде—некоторому телу с постоянной температурой Т2 (холодильник). Таким образом, работа равна алгебраической сумме теплот, поглощенных газом в цикле:

A = Q1 — Qi

Отношение AiQ^ показывает, какая часть теплоты, поглощенной газом за один цикл, превращается в работу. Оно называется коэффициентом полезного действия (к. п. д.) г\ цикла. В данном* случае—это к. п. д. цикла Карно с идеальным газом, рассматриваемого как тепловая машина.

Из уравнений (I, 29) и (I, 31) получаем:

А - Qi — Q* Tt — Tt

(I,32)

Величина VJ зависит, таким образом, от разности температур, между которыми работает тепловая машина—цикл Карно. При Т\=Т2, очевидно, т]=0, т. е. получение работы в подобной машине при постоянной температуре невозможно. Полное превращение поглощенной теплоты в работу (^=1) теоретически возможно при Т2~0, т. е. если бы был возможен холодильник с температурой

о°к.

Цикл Карно равновесен, так как все составляющие его процессы равновесны. При проведении этого цикла в обратном направлении все характеризующие его величины имеют те же значения, что в прямом цикле, но обратные знаки*. Теплота Q2 поглощается газом у тела с низшей температурой Т2 и некоторая часть ее Q1 вместе с отрицательной работой А цикла передается телу с высшей температурой 7\. Таким образом, в обратном цикле Карно работа превращается в теплоту и одновременно теплота Q2 переносится от тела с низшей температурой к телу с высшей температурой. Обратный цикл Карно дает схему действия идеальной холодильной машины. Коэффициентом полезного действия обратного цикла Карно называется отношение затраченной работы к теплоте, отданной нагревателю, т. е. та же величина -ц, что для прямого цикла.

Для оценки эффективности цикла холодильной машины, в которой затрачиваемая извне работа используется для переноса теплоты от тела с низшей температурой (охлаждаемое тело) к телу с высшей температурой (окружающее пространство), используется величина р, называемая холодильным коэффициентом:

Величина р характеризует эффективность использования работы Л, затрачиваемой для отнятия теплоты Qa у холодильника.

Для машины, работающей неравновесно, холодильный коэффициент Рнеравн. всегда меньше рравн. для обратного цикла Карно, так как затрачиваемая в об

* При проведении каждого отдельного процесса равновесного цикла Карно с идеальным газом в обратном направлении ие только рабочее тело совершает цикл, но и источники теплоты (нагреватель и холодильник) остаются практически в исходном состоянии (если они очень велики по сравнению с рабочим телом). Поэтому мы называем цикл Карно с идеальным газом обратимым циклом.

Дли машины, работающей равновесно по обратному циклу Карно, холодильный коэффициент равен

ратном цикле работа для неравновесного цикла больше, чем работа для равновесного цикла (при равных Qi,):

Т2

Рнеравн. *С у

Величина [3 может быть больше и меньше единицы.

Выше (стр. 33) говорилось, что работа (и те

страница 19
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229

Скачать книгу "Курс физической химии. Том I" (6.03Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
аренда персонального склада
купить антирадар crunch
стул 5719 s
рок опера тодд 2016

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)