Druga zasada termodynamiki
advertisement
Druga zasada termodynamiki Clausius: „Niemożliwe jest przekazywanie ciepła przez ciało o niższej temperaturze ciału o wyższej temperaturze bez wprowadzenia innych zmian w obu ciałach i ich otoczeniu” Kelvin: „Niemożliwe jest pobieranie ciepła z jednego źródła i zamiana go na pracę bez wprowadzenia innych zmian w układzie i jego otoczeniu” - Nie można zbudować perpetuum mobile II rodzaju - Przepływ ciepła zawsze następuje od ciała cieplejszego do chłodniejszego - Żadna cykliczna maszyna cieplna nie może mieć sprawności większej niż silnik Carnota - W układzie zamkniętym entropia nie może maleć Perpetuum mobile I rodzaju: Ciągły „wypływ” energii II rodzaju: Ciepło zamieniane bezpośrednio w pracę Demon Maxwella Ciepło z oceanów Mechanizmy przekazywania ciepła dQ dT JQ = = −λ dt d S dx Prawo Fouriera Przypadek jednowymiarowy - opis uproszczony TG − TZ Q P= = k⋅S t L współczynnik przewodności cieplnej grubość warstwy Mechanizmy przekazywania ciepła TG − TZ Q P= = k⋅S Prawo Fouriera t L k1 S (TG − T12 ) k 2 S (T12 − TZ ) P= = L1 L2 S (TG − TZ ) P = L1 L2 + k1 k 2 S (TG − TZ ) P= Li ∑i k i L R= k⋅S Opór cieplny Mechanizmy przekazywania ciepła TG − TZ Q P= = k⋅S Prawo Fouriera t L L R= k⋅S Opór cieplny Promieniowanie cieplne Prawo Stefana - Boltzmana E~T4 Promieniowanie cieplne Konwekcja Zależna od sił wyporu i lepkości ośrodka. Przykłady – izolacja termiczna 90-99,8% powietrza Termos Aerożel Rozszerzalność cieplna ciał stałych ΔL = α L ΔT L0 ΔV = αV ΔT V0 Współczynnik rozszerzalności liniowej i objętościowej Rozszerzalność cieplna ciał stałych Bi-metal Rozszerzalność cieplna ciał stałych Rozszerzalność wody Rozszerzalność wody Ciepło i praca dW = F ⋅ dl = p ⋅ ( Sdl ) = pdV W = Vk ∫ dW = ∫V p pdV W = p ΔV I zasada termodynamiki ciepło dostarczone do układu ∆ E w = EWK − EWP = Q − W praca wykonana przez układ dU = dQ − dW Energia wewnętrzna układu U wzrasta, jeśli układ pobiera energię w postaci ciepła Q i maleje, kiedy układ wykonuje pracę W. δ Q = dU + δ W Dostarczone do układu ciepło δQ powoduje zwiększenie energii wewnętrznej układu o dU i wykonanie przez układ pracy δW przeciwko siłom zewnętrznym.
