Жылудинамиканың бірінші және екінші заңы туралы мәлімет

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының ғылым және білім министрлігі

Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

Инженерлік-технологиялық факультет

Техникалық физика және жылу энергетикасы

Мамандыққа кіріспе

СӨЖ

Тақырыбы: Жылудинамиканың бірінші және екінші заңы.

Орындаған: Абдигапиров Ш.

Топ: ТЭ-517

Семей 2015

Мазмұны

Кіріспе . . . 3

1. 1 Жылудинамика . . . 5

1. 2 Термодинамиканың бірінші бастамасы . . . 6

1. 3 Дене күйінің барлық энергиясы . . . 7

1. 4 Термодинамиканың екінші бастамасы . . . 7

1. 5 Жылу двигателi . . . 8

1. 6 Карно циклi . . . 8

1. 7 Айналмалы процесс . . . 8

1. 8 Қорытынды . . . 9

1. 9Пайдалынған әдебиеттер . . . 10

« Жылудинамика сы» - грек сөзінен шыққан: «терме» - жылу, ыстық, от деген сөздерді білдіреді, «динамикос» - күш, қозғалыс, ал барлығы бірге - жылу яғни от қозғалтушы күш. Сонымен, жылудинамикасы - жылу қозғалтқышының теориясы пайда болды. Техникалық жылудинамикасы - жылу мен механикалық энергиялардың өзара алмасуының заңдылығын зерттейді, ал, сонымен қатар, осыған қатынасатын алмасуындағы дененің қасиетінде зерттейді. Жылу алмасу теориясымен бірге, ол жылутехникасының теориялық негізі болады.

Денелердің жиынтықтағы, өзара әрекетте болуын, жүйелер деп атайды. Осы денелердің арасында, жұмыстық дене, ерекше бөлектенеді, ол жылу мен жұмыстың өзара алмасу процессін жүргізеді. Қалғаны - қоршаған орта көздері (немесе жылу сіңіргіштері) . Жұмыстық дене есебіне газдар мен булар жатады. Сұйықтармен салыстырғанда, газдар және булар, қыздыру және салқындату кезінде, қысымы мен көлемін едәуір өзгертеді. Техникалық жылудинамикасының әдістері үшін негізгі өзгешелігі жылудинамикалық процесстері мен жүйелерінің идеализацияда болуынан, процесстегі жұмыс жүйелерінің көбейуіне келтіреді. Мысалы, теңсалмақты жүйелер деп аталуын, оның уақыт аралығындағы өзгермеу қасиетін немесе оның күйін зерттейді. Мұндай жүйелер, қоршаған ортадан бөлектендіріледі және сонымен қатар, сыртқы күштің әсерінсіз, оның күйі сонша ұзақ сақталуы мүмкін. Мұндай жүйелерде, температура - барлық нүктелерінде бірдей, яғни жүйелердің жылу тепе-теңдігі орын алады. Егер, жүйенің жеке бөлшектері, бір біріне қарағандағы алмасуы болмаса, онда, ол кезде қысымы мен тығыздығы жүйенің әр нүктесінде бірдей болып механикалық тепе-теңдігі болады. Сонымен қатар, тепе-теңдік жағдайының үздіксіз кезектілігінің түсінігі арқылы, өзінің күйінің өзгеруі кезіндегі, қаралып отырған жүйенің өтуінің тепе-теңдік процессі зерттеледі. Жеке жағдайда жорамалдау жолымен дәріптелінеді. Процесстерді дәріптеу, жылудинамикасын зерттеуді оңайлатады. Сонымен бірге, идеалды процесс - үлгі ретінде есептелінеді, оған практикалық түрінде жетуге тырысу керек. Нақтылы процессте жүргізілетін жұмыстың істелуін, идеалды процесске сәйкес, жұмысты салыстырумен, сол процесстің жылудинамикалық бағалануының мүлтіксіздігіне мүмкіндік береді. Техникалық жылудинамикасына, нақтылы жағдайында, негізгі процесстерінің өтуінің қаралуы енгізіледі де, жылу техникасы курсының теориялық және практикалық бөлігі арасын байланыстырушы звеносы, шешуші рөл атқарады. Жылудинамикасының негізін, тәжірибемен анықталған екі заңы құрайды - жылудинамикасының бірінші және екінші заңдары, олар техникалық жылудинамикасында жылу мен жұмыстық жеке күйінде қолданылады.

Термодинамиканың бірінші бастамасы - термодинамикалық жүйелер үшін энергияның сақталу заңы; бұл заң бойынша жүйеге берілетін жылу оның ішкі энергиясын өзгертуге және жүйенің сыртқы күштерге қарсы жұмысына жұмсалады. ^[1]

Дене күйінің барлық энергиясы - микроскопиялық қозғалысының толық түріндегі сыртқы кинетикалық энергиясы Е _к және салмақ күші өрісі, электрлі немесе магнит өрісі жағдайындағы потенциалды энергия Е _n , сонымен қатар, дене бөлшектерінің құрамдық әрекеттері мен қозғалу энергиясын жасаушы ішкі энергия U қосындыларынан тұрады:

Қаралып отырған жылу динамикалық жүйе шамаланса, онда дененің орталық салмақтық алмасу жылдамдығы өте аз (С=0), яғни қозғалыссыз жұмыстық дене көлемінің өзгеруі туралы сөз болады, сондықтан Е _к =0. Айталық, Е _р =0 сонымен, бұл жерде толық энергия ішкімен бірдей (E=U), ал жүйе энергиясының өзгеруі - жұмыстық дененің, ішкі энергиясының өзгеруіне келтіреді.
Жылу динамикасының бірінші заңына сәйкес, жұмыстық дененің энергиясы кезінде, қабылданған жағдайға тиісті кезіндегі жүйенің өтуі 1 бастапқы күйінен 2 соңғы мәндеріне артуы, денеге берілген жылулық dQ және мәніне келуі dL істелінген жүйежұмысына тең: dU=dQ-dL немесе әдетте былай жазу қабылданған -

Сыртқы ортамен әрекеттестігі жоқ болғандағы кезінде (dQ=0 және dL=0), формуладағы dU=0, яғни жүйе энергиясы өзгеріссіз сақталады. Жүйелер қатнасының жекеленген жылулығы үшін, ондағы dQ=0 екені белгілі.

Теңдеу жұмыстық дененің еркінше алынған санды массасы m арналып жазылған, ал меншікті мәндері үшін былай жазылады:

мұндағы q - меншікті жылулық саны; l - меншікті жұмыс; u - меншікті ішкі энергия, q, u, l бірлік өлшемі Дж/кг.

Бұл теңдеу, жылудинамикасының бірінші заңының талдаушы тұжырымдалуын көрсетеді, осыған сәйкес жүйеге жеткізілген жылу, жүйелердің ішкі энергиясына жұмсалады және жұмыстың атқарылуына қарсы денеге түскен сыртқы күш. Олар, қайтымдыға да және сыртқы қайтымсыз процесстер үшін де әділетті. Себебі, қабылданған жағдайдағы жылу алмасуы кезінде, дене мен орта арасының соңғы температура айырмашылығы кезінде, қайтымсыз жылуалмасуына сәйкес келеді.

Қоршаған ортаның жұмыс жүйесін қарастыралық, сыртқы күштердің әрекетінен дене көлемінің өзгеруі жүреді. Механиканың жалпы ережесі бойынша, бұл жұмыс денеге түскен күш көбейтіндісімен, оның жылжуын анықтайды. Егер күш, бет ауданының элементіне әрекет етсе, ол элемент, қысым болады, ал осы элементтің ауданының көбейтіндісінің жылжуы, нормалы бағытпен бетке жатып, сол элементтің беттік көлемі болса, онда элементарлы жұмыс, қоршаған орта жүйесімен жасалу кезіндегі, дене көлемінің шексіз аз өзгеруінің көбейтіндісі ретінде анықталады:

Дене көлемінің өзгеру жұмысы

V ₁ ден V ₂ дейінгі көлемнің соңғы өзгеруі кезінде:

мұндағы V - көлем, м ³ .

Газ жағдайының өзгеру процессін зерттеуде, графикалық әдістер (кеңінен пайдаланады) негізінің PV - диаграммасы деп, аталуын кеңінен қолданады.

Дене көлемінің, жұмыстан өзгеруін анықтау жағдайында абцисс өсі бойынша, V шамаларын қояды. Мұндай бейнелерді қолдану, әдетте піспекті қозғалтқыштардың процессін зерттеу кезінде қолданады, мұндағы цилиндр ішіндегі дене көлемінің, піспек жолының жүріп өтуіне, пропорционалды болады. ^[2]

Термодинамиканың екінші бастамасы ) - статистикалық нысандардың (мысалы, атомбеидардың, молекулалардың) үлкен санынан тұратын жүйелердің өз бетінше ықтималдығы аздау күйден ықтималдығы молырақ күйге ауысу процесін сипаттайтын табиғаттың түбегейлі заңы.

Термодинамиканың екiншi заңы. Термодинамиканың екiншi заңы энергетикалық түрленулердiң бар болу мүмкiндiгiнiң бағытын көрсетедi. Салқынырақ денеден ыстығырақ денеге жылуды тасымалдау, екi жүйеде де немесе қоршаған ортада бiр мезгiлде басқа өзгерiстер жасамайынша, мүмкiн емес.

Жылу двигателi. Iс-әрекетi жұмыс атқарушы дененiң механикалық энергиясын iшкi энергияға түрлендiруге негiзделген двигательдер жылу двигателдерi деп аталады (3. 6, 3. 7, 3. 8 - суреттер) .

Кез-келген дененiң (қыздырғыштың) iшкi энергиясын, қыздырғыштың жылуын басқа температурасы төменiрек денеге(тоңазтқышқа) бергенде ғана, яғни тек жылу алмасу процесi кезiнде ғана, iшiнара механикалық энергияға айналдыруға болады.

http://konspekta.net/lektsiinetimg/baza1/1815724980647.files/image007.gif

: 3. 8-сурет

Ең алғаш рет бұл мәселенi, идеалды жылу машинасын ойлап тапқан француз ғалымы С. Карно зерттедi. Ондай машинаны құрастыру үшiн жоғарғы температурадағы қыздырғыш, мейлiнше төмен температурадағы тоңазтқыш және жұмыс атқарушы дене болуы керек (3. 9 - сурет) . Барлық жылу машиналарындағы жұмыс атқаратын дене, өзi ұлғайған кезде жұмыс жасайтын, газ болып табылады. Тоңазтқыш ретiнде атмосфера, не болмаса конденсатор деп аталатын салқындатуға арналған арнайы қондырғылар алынады.

Карно циклi . Жұмыс атқарушы дене қыздырғыштан Q _Қ жылу мөлшерiн алады да, тоңазытқышқа Q _T жылу мөлшерiн бередi, ал (Q _Қ - Q _T ) айырымын Aұ жұмысқа айналдырады. Жұмыс атқарушы дене ұлғайған кезде өзiнiң барлық iшкi энергиясын жұмыс жасауға берiп жiбере алмайды. Жылудың едәуiр бөлiгi мiндеттi түрде жұмысын атқарған газбен бiрге тоңазытқышқа берiледi. Iшкi энергияның бұл бөлiгi қайтарылмай, бiржола жоғалады.

Карно машинасындағы жұмыс атқарушы дене, өз күйiнiң өзгеру циклiн периодты түрде қайталап тұратын, идеалды газ болып табылады. Бұл цикл

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.