Жылудинамиканың бірінші және екінші заңы жайлы мәлімет

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

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ

МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

Инженерлік-

(факультеттің аты)

«Техникалық физика және жылуэнергетика»кафедрасы

(кафедраның аты)

СӨЖ

Жылудинамиканың бірінші және екінші заңы

(тақырып)

Орындаған: Телебаев А. Р.

Тобы: ТЭ-517

Тексерген: Сейсенбаева М. К.

Семей 2015

Мазмұны

1 Кіріспе

2 Негізгі бөлім

2. 1 Жылудинамиканың бірінші заңы

2. 2 Жылудинамиканың екінші заңы

3 Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

1 Кіріспе

Табиғаттың көптеген құбылыстарында бір-бірімен әртүрлі байланыста болатын көптеген денелер қатысады. Жылу және жұмыс түрінде өзді-өзді және айнала ортамен энергия алмасатын материалдық денелердің жиынтығы термодинамикалық жүйе дер аталады. Осы термодинамикалық жүйені таңдау өз пайымдауымызға берілген.

Жылу динамикасы жүйенің қарапайым мысалы ретінде поршень мен цилиндрдің астындағы газды алуға болады. Егер жылу динамикалық жүйе сыртқы ортамен ешқандай байланысы болмаса ондай жүйені тұйықталған немесе тұйық жүйе деп атайды. өзінің көптеген бөліктерінде құрамы және физикалық қасиеті бірдей жүйені физикалық біртекті немесе біркелкі жүйе деп атайды. біртекті жылудинамикалық жүйе, егер олардың ішінде оны бөліп тұратын, бөлу беттері болмаса, онда ондай жүйе галогендік жүйе деп аталады (мысалы, мұз, су, газ) . Олардың арасында бөлу беттері болса гетерогенді жүйе деп аталады. Гетерогенді жүйе бөлу беттері бір-бірімен араласпайтын, әрқайсысының физикалық қасиеті бір макроскопиялық заттардан тұратын жылудинамикалық жүйені айтады (мұз+су, су+су буы) .

Жылудинамикалық жүйеге кіретін барлық заттардың күйі ұзақ уақыт өзгермесе онда жүйенің мұндай күйін жылудинамикалық тепе-теңдік деп атайды.

2 Негізгі бөлім

2. 1 Жылу динамикасының бірінші заңы

Жылу динамикасының бірінші заңы М. В. Ломоносов ашқан энергияның сақталу және айналу заңының газға арналған бір түрі болып саналады. Бұл заң материяның, қозғалыстың және күштік жойылмайтының оның бір түрден екінші түрге айналатынын көрсетеді.

Жылу динамикасының бірінші заңы механикалық және жылу энергиясының өзара айналуының ара қатнасын көрсетеді:

Q=L (1)

мұндағы, Q - жұмысқа айналатын жылу мөлшері;

L - Q жылу мөлшерінен алынатын жұмыс.

СИ жүйесінде Q мен L бір өлшеммен Дж алынады.

Энергияның өлшем бірліктері мына қатнаста болады.

1 Дж 0, 102 кгс·м 0, 24 кал

1 Кал 4, 18 Дж 0, 43 кгс·м

1 Дж 2, 39 10 ^-4 ккал 2, 78 10 ^-7 кВт ·сағ 0, 74 ft lbg

Қуат 1 Вт 0, 102 кгс·м/с 0, 24 кал/с 1, 36 10 ^-3 а. к.

1 ат. күші 736 Вт 75 кгс·м/с 175, 5 кал/с 542, 5 ft lbg

Жылу динамикасының бірінші заңын қолдана отырып жылу қоңдырғысының ПӘК табуға болады.

ПӘК - жылудың жұмысқа айналуының жетілу дәрежесін көрсетеді.

Егер 1 кВт/ сағ кететін отын мөлшелері белгілі болса, онда ПӘК-ті

мұндағы, b - отынның меншікті мөлшері, кг/ кВт·сағ

Qт - жылудан алынған жылулық мөлшері, кДж/кг

Кезкелген денеге арналған жылу динамикасының бірінші заңының дифференциалдық түрде алынған аналитикалық кескіні.

dQ = dU + dL (2)

мұндағы, dQ - массасы М, кг жұмысшы денеге сырттан жіберілген жылу мөлшері;

dU - Жұмысшы дененің ішкі энергия өзгерісі;

dL - сыртқы қысымды жеңуге кетірген жұмысшы дененің атқаратын жұмысы (ұлғаю процесінің сыртқы жұмысы)

1 кг кезкелген газдың күйінің өзгерісіне арналған түрі мынадай:

dq = dU + dL (3)

мұндағы dq = pdV онда dq = dU + pdV.

Процестің толық өзгерісін сипаттайтын теңдеу:

Q = ∆U + L (4)

Кезкелген процесс үшін (1кг) газ күйінің кішкентай өзгерісін көрсететін идеал газдың ішкі энергия өзгерісін арналған теңдеу:

dU = C _v · dt (5)

Жылу техникасының есебінде көбіне ішкі энергия өзгерісі пайдаланылады. Соңдықтан оның абсолюттік шамасы қарастырылмайды. Сонымен осы теңдеуді интегралдау арқылы мына түрде аламыз:

∆U = C _vm (t ₂ -t ₁ ) (6)

мұндағы, C _cm - t ₁ - t ₂ температуралар арасында массалық орташа жылусыйымдылық.

2. 2 Жылу динамикасының екінші заңы

Жылу динамикасының 1-заңы энергияның сақталу және айналу заңының бір түрі ретінде болып, жылудың жұмысқа, ал жұмыстың жылуға айналуының осы айналыс мүмкіндіктерінің қандай жағдайда жүретінін сақтамай-ақ бере алады.

1-заң жылу процесінің бағыт-бағдары туралы сұрақты қарастырмайды. Сонымен қатар 1-заң жылу ыстық денеден суық денеге немесе керісінше өте ме, оны шеше алмайды. Жылудың жұмысқа айналуы жылу көзімен оны қабылдаған дене арасында температуралар айырмасы болған шақта жүреді. Бірақ жұмыстан жылу немесе жылудан жұмыс толық мөлшерде алынбайды. Бар жылу, жылу қабылдағыштан алынған түгелімен жұмысқа айналса, ондай қозғалтқышты Кельвинг 2 сатылы мәңгі двигательді құру мүмкін еместігін көрсетті. Жылулық циклді бағалау үшін пайдалы әсер коэффициенті ПӘК деп аталатын критерий алынады:

(1)

Кері циклдың жетлдіру циклын жетлдіру дәрежесін циклдың тоңазыту коэффициентмен анықтайды:

ε=q ₂ /l (2)

Тоңазыту коэффициенті ыстық жылу кезінен жұмысқа жылудың қандай мөлшері жұмсалатынын көрсетеді.

Идеал газ энтропиясы

Энтропия грекше айналу деген сөзден шыққан. Энтропия термодинамикалық жүйенің функциясы. Ол жүйе мен сыртқы ортаның арасында жүретін жылу алмасу прцесінің жүру бағытын сипаттайды. Сонымен қатар тұйық жүйелердің ішінде өздігінен жүретін процестердің жүйелік энтропия айырма мәні:

(3)

мұндағы S ₁ , S ₂ - екі процестің энтропиялары;

Q- жылу мөлшері;

T- температурасы.

Абсолюттік температура нөлге ұмтылғанда қатты және сұйық отындардың тепе-теңдігі кезінде limS 0, яғни энтропия да нөлге ұмтылады T 0 .

3-термодинамикалық бастау бойынша энтропияның абсолюттік мәні былай табылады:

(4)

Термодинамиканың 3- бастауынан кейбір маңызды қорытындылар туады:

а) абсолюттік нөлге жетпеу мүмкіндігі (жете алмау мүмкіндігі) ;

б) абсолюттік температураның нөлге ұмтылысы кезінде жылусиымдылығы, ұлғаю коэффициентінің (жылулық) және қысымның термиялық коэффициентінің нөлге ұмтылысы.

Термодинамиканың 3-бастауының өте төмен суыте температурасын алуда маңызы зор, ал химияда химиялық тепе-теңдікті есептеуде және т. б. ролі үлкен. Меншікті энтропия процесс күйінің негізгі функциясы болып табылады:

S ₁ =f ₁ (P ₁ T) ; S ₂ =f ₂ (T ₁ V) ; S ₃ =f(P ₁ V) (5)

мұнда, S- энтропиясы;

f-функциясы.

Карно циклы

Француз ғалымы Сади Карно 19 ғасырдың бірінші жартысында жылудың жұмысқа үлкен табыспен айналуын қарастыратын идеал циклді енгізеді.

Бұл қайтымды цикл. Екі изотерма және екі адиабаттан тұратын тұйық цикл болып саналады. Поршень астындағы газ өзінің бастапқы параметрлерімен V, T, P бірінші нүктеден екінші нүктеге ығысады. Бұл кезде ол жылу көзінен q ₁ (ккал) тұрақты температурада жылу қабылдайды. Осы процесті PV диаграммада тұрғызсақ:

Мұндағы графикалық жұмыс изотермалық процесс кезіндегі 1, 2, 1 ^’ , 2 ^’ ауданымен кескінделеді және бұл жұмыс

(6)

сондықтан жылу:

(7)

формуласымен анықталады.

Екінші нүктеде жылу беру тоқтатылып процесс адиабатты түрде ұлғайтылады, бұл процесс 2-3 кескінімен өрнектеліп және адиабаттық ұлғаю кезінде температура Т ₁ - ден Т ₂ -ге аз болады, ары қарай процесс Т ₂ температурасында изотермиялық процесінде изотермиялық сығылу процесі жүріп, ол 3-4 кескінімен көрсетіледі және осы процессте q ₂ жылуы әкетіледі. Төртінші нүктеден бастап адиабаттық сығу процесі жүріп, бірінші нүктеде аяқталады, процесс тұйық процесс. Осы процестегі жұмыс:

(8)

Осы жұмысқа кететін жылу шамасы

(9)

Пайдалы жұмыс (Карно циклі кезіндегі) ұлғаю жұмыстарымен сығылу жұмыстарының айырмасына тең. Карно циклінің термиялық пайдалы әсер коэффициенті:

(10)

Адиабаттар үшін термиялық коэффициент:

(11)

Карно циклінің термиялық коэффициент жұмысшы дененің табиғатынан тәуелсіз және ол жұмысшы денелердің температуралар айырмасынан ғана тәуелді. Карно циклінің ең басты маңызы кез-келген жылулық процестерге немесе жылу қозғалтқыштарының термиялық коэффициентінің ең үлкен шамасын табуда практикалық маңызы бар Карно циклінан көретініміз жұмыстың пайдалы жұмысқа айналу кезінде оның біраз энергиясы суыту көзіне немесе суытылып шығын түрінде (жылу шығыны) әкетіледі. Карно циклі мысалынан пайдалы.

3 Қорытынды

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.