Холодильник – фізика
Щоб повернути робоче тіло в початковий стан, його необхідно стиснути. Якщо стиск робити при тих же значеннях тиску, що і розширення, то робота стиснення буде дорівнює роботі розширення, а повна робота виявиться рівною нулю. Щоб отримати повну роботу, відмінну від нуля, потрібно виробляти стиск при менших значеннях тиску, ніж розширення.
Процес стиснення слід здійснювати при більш низькій температурі, ніж розширення. Тому робоче тіло необхідно охолодити. Для цього його приводять у контакт з тілом, температура якого Т2 <Ту. Таке тіло називають холодильником. Для парової турбіни холодильником є атмосфера або спеціальний пристрій для охолодження відпрацьованого пара; для двигуна внутрішнього згоряння – атмосфера. Отже, тільки частина кількості теплоти отриманого від нагрівача, перетворюється на корисну механічну роботу А. Інша кількість теплоти Q2 передається холодильника.
На малюнку 98 робота стиснення відповідає площі фігури під кривою В’А. Тоді повна робота, рівна різниці між роботою розширення і роботою стиснення, відповідає площі фігури, обмеженої кривою АаВ’А.
Таким чином, для забезпечення циклічної роботи теплового двигуна необхідні нагрівач з температурою Tv холодильник з температурою Т2 і робоче тіло. Робоче тіло отримує від нагрівача кількість теплоти і віддає холодильнику кількість теплоти Q2. Різниця Q1 – Q2 дорівнює корисній роботі:
A = Q1-Q2.
Отже, в циклічно працюючої тепловій машині неможливо перетворити в механічну роботу всю кількість теплоти, отримана від нагрівача.
Для того щоб повернути робоче тіло двигуна в початковий стан, його необхідно стиснути, витративши при цьому енергію від зовнішнього джерела, оскільки, як випливає з другого закону термодинаміки, воно мимовільно в цей стан повернутися не може.
Цей висновок лежить в основі іншої формулювання другого закону термодинаміки: неможливо здійснити такий періодичний процес, єдиним результатом якого було б отримання роботи за рахунок енергії, взятої від одного джерела.
Related posts:
- Принцип дії теплових двигунів Тепловий двигун – це пристрій, що перетворює внутрішню енергію палива в механічну енергію. Відповідно до другого початку термодинаміки, тепловий двигун може безперервно здійснювати періодично повторювану механічну роботу за рахунок охолодження оточуючих тіл, якщо він не тільки отримує теплоту від більш гарячого тіла (нагрівача), але при цьому віддає теплоту менш нагрітому тілу (холодильника). Отже, на здійснення […]...
- Теплові двигуни в фізиці Ми знаємо, що досконала над тілом роботи є один із способів зміни його внутрішньої енергії: вчинена робота як би розчиняється в тілі, переходячи в енергію безладного руху і взаємодії його частинок. Тепловий двигун – це пристрій, який, навпаки, витягує корисну роботу з “хаотичної” внутрішньої енергії тіла. Винахід теплового двигуна радикально змінило вигляд людської цивілізації. Принципову […]...
- Ідеальний тепловий двигун Французький учений Карно, вирішуючи проблему підвищення ефективності теплових двигуни, запропонував модель ідеального теплового двигуна. Робочим тілом в нім служить ідеальний газ. Енергетично найбільш вигідними є Адіабатний і ізотермічний процеси, що відбуваються з ідеальним газом. У них вся отримана робочим тілом енергія перетворюється в роботу. Нагадаємо, що при Ізохоричний процесі робота не звершується, при изобарном на […]...
- Круговий процес – фізика Робоче тіло, нагріте в нагрівачі до температури Tv розширюючись, здійснює роботу. Так, пара, потрапляючи на лопаті турбіни, розширюється і призводить турбіну в обертання. Горюча суміш в двигуні внутрішнього згоряння, досягаючи високої температури, надає великий тиск на поршень, розширюється і здійснює роботу. На малюнку 98 наведено графік залежності тиску газу від об’єму. Площа фігури під графіком […]...
- Принцип роботи холодильної машини У теплових двигунах робота здійснюється за рахунок енергії, отриманої від нагрівача. При цьому кількість теплоти, отримана від нагрівача, частково йде на здійснення роботи, а частково передається холодильника. Виникає питання, як здійснити зворотний процес, т. Е. Як передати енергію від менш нагрітого тіла більш нагрітого. Другий закон термодинаміки забороняє такий процес, якщо він єдиний. Однак він […]...
- Теплові двигуни Пристрої, що перетворюють частину внутрішньої енергії тіл в механічну енергію, називають тепловими двигунами. Вважається, що першим тепловим двигуном була іграшка, винайдена близько 2000 років тому давньогрецьким вченим Героном Олександрійським, що складалася з порожнистої сфери з двома загнутими трубками, з яких виривався розігрітий пар, в результаті чого сфера оберталася (рис. 31а). Пар подавався через спеціальні трубки […]...
- ККД ідеального теплового двигуна Оскільки тепловий двигун Карно найекономічніший, він має і найвищий коефіцієнт корисної дії при даній температурі нагрівача і холодильника. Він дорівнює: Або З цієї формули випливає, що ККД ідеального теплового двигуна завжди менше одиниці, навіть якщо усунені всі втрати енергії. Це пов’язано з тим, що деяка кількість теплоти завжди передається холодильнику. Карно довів, що ККД будь-якого […]...
- Цикл Карно. ККД теплових двигунів Вперше найбільш досконалий циклічний процес був запропонований французьким фізиком і інженером Саді Карно в 1824 р Карно прожив коротке життя – всього 36 років, але залишив у науці яскравий слід і приклад плідної взаємного впливу науки і техніки. У своїй праці “Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу” Сади Карно […]...
- Перший закон термодинаміки – фізика Перший закон термодинаміки – це окремий випадок закону збереження енергії, головного закону природи. Він показує, від яких причин залежить зміна внутрішньої енергії. Закон збереження енергії. До середини XIX ст. численні досліди довели, що Важливо механічна енергія ніколи не пропадає безслідно. Падає, наприклад, молот на шматок свинцю, і свинець нагрівається. Сили тертя гальмують тіла, які при […]...
- Відмінність кількості теплоти і роботи Кількість теплоти – це міра зміни внутрішньої енергії, яку тіло отримує (або віддає) в ході теплообміну. У міжнародній системі одиницею кількості теплоти, також як роботи і енергії, прийнятий джоуль: [Q] = [A] = [E] = 1 Дж. На практиці так само вживають внесистемную одиниця кількості теплоти – калорія. 1 кал. = 4,2 Дж. Відмінність кількості […]...
- Другий закон термодинаміки – фізика Перший закон термодинаміки не накладає ніяких обмежень на напрями перетворень енергії з одного виду в інший і на напрям переходу теплоти між тілами, вимагаючи тільки збереження повного запасу енергії в замкнутих системах. Другий закон термодинаміки відображає спрямованість природних процесів і визначає обмеження на можливі напрямки енергетичних перетворень в макроскопічних системах. Як і будь фундаментальний закон, […]...
- Неможливість створення вічного двигуна Довгий час вчені робили спроби створення вічного двигуна, т. є. Такого пристрою, який здійснювало б механічну роботу тільки за рахунок внутрішньої енергії, не отримуючи енергії ззовні. З першого закону термодинаміки випливає неможливість створення такого двигуна. Дійсно, якщо до системи не підводять енергію, т. Е. Q = 0, то робота буде відбуватися тільки за рахунок внутрішньої […]...
- Кількість теплоти: доповідь Мірою зміни внутрішньої енергії в процесі теплопередачі є кількість теплоти. Кількість теплоти позначається буквою Q, одиниця кількості теплоти – джоуль. Кількість теплоти Q, отримане або віддане тілом масою т в процесі теплопередачі, розраховується за формулою: Q = cm (T2 – T1), Де c – питома теплоємність речовини, T2 – початкова температура тіла, T1 – кінцева […]...
- Характеристика теплової машини Карно Важливими характеристиками теплової машини є найбільше танайменше значення температури робочого тіла в ході циклу. Ці значення називаються відповідно температурою нагрівача і температурою холодильника. Ми бачили, що ККД теплового двигуна строго менше одиниці. Виникає природне запитання: який найбільший можливий ККД теплового двигуна з фіксованими значеннями температури нагрівача T і температури холодильника T2? Нехай, наприклад, максимальна температура […]...
- Постулати Клаузиуса і Кельвіна Незворотність процесів теплопередачі від гарячого тіла до холодного і перетворення механічної енергії у внутрішню була постульовано в другому законі термодинаміки. Дві еквівалентні формулювання другого закону термодинаміки належать Клаузиусу і Том-сону (лорду Кельвіном). Постулат Клаузіуса. Неможливий процес, єдиним результатом якого є передача тепла від менш нагрітого тіла до більш нагрітого. Процес, при якому тепло передається від […]...
- Теплова машина, яка працює за циклом Карно Основними характеристиками будь-якої теплової машини є граничні значення температур нагрівача і холодильника. Щоб отримати максимальне значення ККД, слід підібрати відповідні температури нагрівача і холодильника. На початку 19 століття Саді Карно винайшов машину, робочим тілом в якій був ідеальний газ. Машина працювала по циклу Карно, в основу якого увійшло два адіабатичного процесу і два ізотермічного процесу. […]...
- Молекулярна фізика – коротко Людину оточують різноманітні тіла. Речовини, з яких ці тіла складаються, можуть бути як природного, так і штучного походження. Розвиток техніки вимагає створення нових речовин з певними властивостями: володіють малою щільністю, але високою міцністю; малою теплопровідністю або великою твердістю і т. п. Впливати на властивості речовини, змінювати їх, створювати речовини, що володіють певними властивостями, стало можливим […]...
- Характеристика роботи – фізика Характеристика роботи, грунтується на косинус кута між переміщенням і силою: Максимальне значення буде та робота, у якій кут між переміщенням і силою дорівнює 0 градусів. Робота буде негативною, якщо сила, що прикладається до тіла, спрямована в бік, протилежний до переміщення. Робота дорівнює нулю в тому випадку, коли кут між силою і переміщенням буде 90 градусів. […]...
- Перший закон термодинаміки: визначення Перше начало (перший закон) термодинаміки – це закон збереження і перетворення енергії для термодинамічної системи. Відповідно до першого початку термодинаміки, робота може відбуватися тільки за рахунок теплоти або якоїсь іншої форми енергії. Отже, роботу і кількість теплоти вимірюють в одних одиницях – джоулях (як і енергію). Перший початок термодинаміки був сформульований німецьким вченим Ю. Л. […]...
- Термодинаміка і статистична фізика Модель термодинамічної системи (класичний приклад – газ в посудині під поршнем) можна розглядати як варіант моделі суцільного (безперервної) середовища. Специфіка термодинаміки визначається особливими термодинамічними величинами: температурою T, кількістю теплоти Q, внутрішньою енергією U, ентропією S44. Ці параметри вводяться поряд з типовими для безперервного середовища параметрами тиску і щільності. Крім того, в рівноважної термодинаміки, про яку […]...
- Кількість теплоти – формула Всі ми знаємо, що змінити внутрішню енергію можна за допомогою теплообміну (теплопередачі). Даний процес відбувається завдяки передачі енергії від більш нагрітого тіла до менш нагрітого без учинення роботи. У той час, коли в результаті теплообміну, тіло змінило свою енергію, кажуть, що воно отримало деяку кількість теплоти. Якщо тіло отримує тепло, то кількість теплоти і зміна […]...
- Закон Архімеда – фізика На будь-яке тіло, що знаходиться в рідині, діє тиск даної рідини. Чим нижче щодо стовпа рідини знаходиться тіло або його частину, тим більший тиск виявляється рідиною. Судячи з цього твердження можна припускати, що, якщо занурити тіло довільної форми, то на його нижню поверхню буде діяти тиск, здатне підняти дане тіло на деяку висоту. Ці принципи […]...
- Умови рівноваги – фізика Існує дві основні умови рівноваги тіл: 1. Виходячи з відомого нам II закону Ньютона, щоб тіло залишалося нерухомим, сумарна (рівнодіюча) сила повинна дорівнювати нулю. Тобто, щоб визначити умову, за якої тіло буде знаходитися в рівновазі, суму проекцій сил на будь-яку вісь, слід прирівняти до нуля: 2. Друга умова стосується моментів сил: Щоб тіло знаходилося в […]...
- Сила – фізика Кожен з нас постійно зустрічається з різними випадками дії тіл один на одного. У результаті взаємодії швидкість руху будь-якого тіла змінюється. Вам уже відомо, що швидкість тіла змінюється тим більше, чим менше його маса. Зміна швидкості руху візка Розглянемо деякі приклади, що підтверджують це. Штовхаючи руками візок, ми можемо привести її в рух (рис. 54). […]...
- Газові закони – фізика За допомогою рівняння стану ідеального газу можна досліджувати процеси, в яких маса газу і один з трьох параметрів – тиск, об’єм або температура – залишаються незмінними. Запам’ятай Кількісні залежності між двома параметрами газу при фіксованому значенні третього називають газовими законами. Процеси, що протікають при незмінному значенні одного з параметрів, називають ізопроцессамі. Слово “ізопроцессамі” – складне […]...
- Принцип дії квантового двигуна Квантовий двигун має наступний принцип дії. Акумулятор живить електричний генератор і перетворювач напруги. В результаті створюються три види напруги для: Магнітної складової. Забезпечення харчуванням електродвигуна. Котушок магнітної складової. В результаті системи магнітів і електродів створюють магнітні та електричні поля. Ці поля виділяються ортогональним розташуванням, що дозволяє отримати вектора напруженості необхідного напрямку. Ці неоднорідні поля діють […]...
- Перший закон термодинаміки – коротко Нагадаємо, що внутрішню енергію макроскопічної системи можна змінити шляхом теплопередачі або при здійсненні роботи. Припустимо, що над системою одночасно відбувається робота А ‘і їй повідомляється деяка кількість теплоти Q. Наприклад, газ, що знаходиться в циліндрі під поршнем, стискають і передають йому деяку кількість теплоти. Механічна енергія системи при цьому не змінюється. Отже, Зміна внутрішньої енергії […]...
- Вага тіла – фізика У повсякденному житті дуже часто використовується поняття “вагу”. Спробуємо з’ясувати, що ж це за величина. У дослідах, коли тіло ставили на опору, стискалася не тільки опора, а й тіло, притягує Землею. Деформований, стисле тіло тисне на опору з силою, яку називають вагою тіла. Якщо тіло підвішене на нитки (підвісі), то розтягнута не тільки нитка (підвіс), […]...
- Перший початок термодинаміки: доповідь Перший закон (початок) термодинаміки, або закон збереження енергії в теплових процесах: кількість теплоти, повідомлене системі, витрачається на здійснення роботи системи проти зовнішніх сил і на збільшення її внутрішньої енергії: Q = ΔU + A, де Q – кількість теплоти, отримане системою ; ΔU – зміна внутрішньої енергії системи; A – робота, здійснена системою. Очевидно, що […]...
- Холодильні машини Життєвий досвід і фізичні експерименти говорять нам про те, що в процесі теплообміну теплота передається від більш нагрітого тіла до менш нагрітого, але не навпаки. Ніколи не спостерігаються процеси, в яких за рахунок теплообміну енергія мимоволі переходить від холодного тіла до гарячого, в результаті чого холодне тіло ще більше остигало б, а гаряче тіло – […]...
- ККД теплового двигуна Тепловим називається двигун, який виконує роботу за рахунок джерела теплової енергії. Теплова енергія (Qнагревателя) від джерела передається двигуну, при цьому частина отриманої енергії двигун витрачає на виконання роботи W, невитрачених енергія (Qхолодільніка) відправляється в холодильник, роль якого може виконувати, наприклад навколишнє повітря. Тепловий двигун може працювати тільки в тому випадку, якщо температура холодильника менше температури […]...
- Питома теплота пароутворення, плавлення Питома теплота пароутворення – це фізична величина, визначальна відношенням кількості теплоти, потрібної для перетворення рідини в пару, до температури кипіння цієї рідини. Фізичний зміст питомої теплоти пароутворення: питома теплота пароутворення дорівнює кількості теплоти, поглинається одиницею маси рідини при перетворенні її в пару в процесі кипіння. Питома теплота пароутворення якої-небудь рідини дорівнює її питомої теплоти конденсації. […]...
- Принцип роботи теплових машин З найдавніших часів люди користувалися енергією палива для приготування їжі, обігріву житла та обробки металів. Але після появи теплових двигунів особливе значення набуло застосування енергії палива для приведення в рух різних механізмів. Зрозуміло тому, наскільки важливо знати способи найбільш ефективного використання палива для здійснення роботи. Для використання внутрішньої енергії тіла потрібно її “відняти” у тіла. […]...
- Кількість теплоти – коротко Як ми знаємо, одним із способів зміни внутрішньої енергії є теплопередача (теплообмін). Припустимо, що тіло бере участь у теплообміні з іншими тілами, і при цьому не відбувається механічна робота – ні самим тілом, ні іншими тілами над цим тілом. Якщо в процесі теплообміну внутрішня енергія тіла змінилася на величину AU, то говорять,, що тіло отримало […]...
- Вологість повітря – фізика Вода займає близько 70,8% поверхні земної кулі. Живі організми містять від 50 до 99,7% води. Образно кажучи, живі організми – це одушевлена вода. В атмосфері знаходиться близько 13-15 тис. Км3 води у вигляді крапель, кристалів снігу та водяної пари. Атмосферне водяна пара впливає на погоду і клімат Землі. Водяна пара в атмосфері. Водяна пара в […]...
- Кількість теплоти: формула, розрахунок Що швидше нагріється на плиті – чайник або відро води? Відповідь очевидна – чайник. Тоді друге питання – чому? Відповідь не менш очевидна – тому що маса води в чайнику менша. Відмінно. А тепер ви можете виконати самостійно справжнісінький фізичний дослід в домашніх умовах. Для цього вам знадобиться дві однакові невеликі каструльки, рівну кількість води […]...
- Кількість теплоти Термодинаміка – наука, яка вивчає зв’язок між речовиною роботою і теплотою. Над удосконаленням цієї науки трудилися такі вчені як Гіббс, Карно, Джоуль, Клаузіус, Кельвін та ін. Вони допомогли пояснити сенс теплопровідності речовини і теплоємності, теплоти фазових переходів, теплового розширення тіл. Теплотою в термодинаміки називають внутрішню кінетичну енергію речовини, яка визначається хаотичними рухами складових речовини: атомів […]...
- Як вибрати холодильник для дому З кожним роком нас оточує все більше побутових електроприладів, які допомагають нам швидше і впевненіше справлятися з домашньою рутиною. Але якщо без тостера, ростера і мультиварки на кухні ще якось можна впоратися, то без плити, холодильника і пральної машини життя стає зовсім вже тужливої??і безрадісним. Ви не фанат готування, без проблем довольствуетесь одноконфорочная електроплиткою, не […]...
- Перший початок термодинаміки для ізопроцесів Ще стародавній людині було відомо, що шляхом тертя можна отримати вогонь. Але тільки в XIX в. пізнання цього явища отримало кількісне вираження і набуло значення наукового принципу – принципу еквівалентності теплоти і роботи. Р. Клаузіус назвав еквівалентність теплоти і роботи першим початком термодинаміки: “У всіх випадках, коли з теплоти з’являється робота, витрачається пропорційне отриманої роботі […]...
- Закон Джоуля-Ленца В електричному ланцюзі при проходженні струму відбувається ряд перетворень енергії. У зовнішньому ділянці ланцюга роботу з переміщення заряду здійснюють сили стаціонарного електричного поля і енергія цього поля перетворюється в інші види: механічну, теплову, хімічну, в енергію електромагнітного випромінювання. Отже, повна робота струму на зовнішній ділянці ланцюга Повна робота струму на зовнішній ділянці ланцюга Якщо ж […]...