Аналитическое выражение второго закона термодинамики

Второй закон термодинамики рассматривает качественные условия процессов преобразования теплоты в работу.

    Так как                             

то для элементарного цикла Карно с учетом отрицательного знака q₂ (теплота отводится) получаем

                      ,            

отсюда

;  .

Для любого обратимого цикла путем разложения его на элементарные циклы Карно можно найти, что

                                                                                           (1.38)

Учитывая, что η_t^необр < η_t, т.е. для любого необратимого цикла

,   тогда .

                                          .                                         (1.39)

Уравнение (1.39) является аналитическим выражением второго закона термодинамики.

Второй закон термодинамики можно сформулировать так:

     1. Для осуществления термодинамического цикла необходимо иметь не менее двух источников теплоты с различной температурой (постулат для круговых процессов).

2. Теплота не может переходить от холодного тела к горячему сама собой, даровым процессом - без компенсации (постулат Клаузиуса).

Превращение работы в теплоту – это самопроизвольный процесс, а превращение теплоты в работу – несамопроизвольный, т.к. требует затрат энергии в виде теплоты, отдаваемой холодному источнику.

3. Любой реальный самопроизвольный процесс необратим.

4. Стопроцентное превращение теплоты в работу посредством тепловой машины невозможно (постулат Томсона).

1.13 Реальные газы и пары

В отличие от идеального газа реальный газ при соответствующих условиях может быть сжижен, т.е. сконденсирован, или же переведен в твердое состояние.

В технике широко применяют пары различных веществ: воды, аммиака и др. Наибольшее применение имеет водяной пар и вода. Вода и водяной пар широко применяются в энергетике отоплении, вентиляции, горячем водоснабжении и в технологических процессах перерабатывающих отраслей пищевой промышленности.

Реальные газы и пары не подчиняются уравнению Менделеева-Клапейрона. С точки зрения физики уравнение состояния реального газа описывается уравнением Ван-Дер-Ваальса.

                       (р + а/v²)(v – b) = RT                                    (1.40)

где а – коэффициент пропорциональности, зависящий от природы газа; b – минимальный объем, до которого можно сжать реальный газ. При этом считается, что ((v – b) – свободный для движения молекул объем, а (р + а/v²) – возникновение величины внутреннего давления газа, вызванное силами взаимодействия молекулами.