Адиабатический процесс. Круговые процессы

 

Адиабатический процесс — термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не получает и не отдаёт тепловой энергии.

Адиабатический процесс является частным случаем политропного процесса. Адиабатические процессы обратимы, если их проводить достаточно медленно. В общем случае адиабатический процесс необратим.

Адиабатический процесс для идеального газа описывается уравнением Пуассона. Линия, изображающая адиабатный процесс на какой-либо термодинамической диаграмме, называется адиабатой. Существует ряд явлений природы, которые могут считаться адиабатическим процессом, кроме того, он получил применение в технике.

 

Круговым процессом (или циклом) называется процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное. На диаграмме процессов цикл изображается замкнутой кривой (см.рис. a). Цикл, совершаемый идеальным газом, можно разбить на процессы расширения (1–2) и сжатия(2–1) газа. Работа расширения A1 (определяется площадью фигуры 1 a 2 V1 V2 2) положительна (dV>0)),работа сжатия A2 (определяется площадью фигуры 1 a 2 V1 V2 2) отрицательна (dV<0), Следовательно, работа A= A1+ A1, совершаемая газом за цикл, определяется площадью, охватываемой замкнутой кривой.

Энтропия. Второе и третье начало термодинамики.

Энтропи́я в естественных науках — мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации — мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит и количество информации; в исторической науке, для экспликации феноменаальтернативности истории.

 

,

где dS — приращение энтропии; δQ — минимальная теплота, подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса;

 

Второе начало термодинамики

________________________________________

Невозможен механизм, который всё получаемое от нагревателя количество теплоты целиком проводил бы в механическую работу; часть этой теплоты должна быть отдана холодильнику.

________________________________________

 

Иначе за счёт теплоты океанов можно было бы создать вечный двигатель второго рода, что невозможно.

КПД идеальной тепловой машины Карно равен отношению полезной работы к затраченной

η =

Но при изотермическом процессе работа равна

A = RT ln

тогда КПД двигателя равен

η =

При адиабатическом процессе

η = =, =

или, поэтому сократим ln. КПД равен

η = = 1 − < 1

Третье начало термодинамики позволяет находить абсолютное значение энтропии, что нельзя сделать на основе первого и второго начал термодинамики. В классической термодинамике (первого и второго начал) энтропия может быть определена лишь с точностью до произвольной аддитивной постоянной S0, что практически не мешает большинству термодинамических исследований, так как реально измеряется разность энтропий (S0) в различных состояниях. Согласно третьему началу термодинамики при Т ® 0 значение DS ® 0.