- •Билет №1
- •Билет №2
- •Билет №3
- •Билет №4
- •Эквипотенциальные поверхности
- •Билет №5
- •Билет №6
- •Билет №7
- •2. Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.
- •Частные случаи
- •Билет №8
- •Билет №9
- •Билет №10
- •Билет №11
- •Билет №12
- •Билет №13
- •2. Адиабатный процесс — процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой.
- •Теплоёмкости при постоянном объёме и давлении
- •Билет №14
- •2. Молекулярно-кинетическая теория (сокращённо мкт) — теория XIX века, рассматривавшая строение вещества, в основном газов, с точки зрения трёх основных приближенно верных положений:
- •Билет №15
- •Билет №16
- •Билет №17
- •Билет №18
- •2. Диффузия и броуновское движение.
- •Билет №19
- •Билет №20
- •Билет №21
- •Билет №22
Билет №22
Неинерциальные системы отсчета. Принцип Даламбера.
Принцип действия тепловых двигателей. Теорема Карно.
Инерциальная система отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: все свободные тела (то есть такие, на которые не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется) движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.
Неинерциальная система отсчёта — произвольная система отсчёта, не являющаяся инерциальной.
Неинерциальными системы отсчёта- системы отсчёта, связанные с телами, которые сами движутся с ускорением по отношению кнеинерциальным.
Принцип Даламбера— в механике: один из основных принципов динамики, согласно которому, если к заданным (активным) силам, действующим на точки механической системы присоединить силы инерции, то получится уравновешенная система сил.
Сила инерции равна произведению массы тела на разность его относительного и абсолютного ускорения. Если система движется равноускоренно, то добавить нужно -ma, а если система вращается, то добавить нужно m*w^2R (направлено от оси вращения).
Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.
Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении, при этомэнтропия адиабатически изолированной (без теплообмена с окружающей средой) системы не меняется. |
Описание цикла Карно
Цикл Карно в координатах P и V
Цикл Карно в координатах T и S
Пусть тепловая машина состоит из нагревателя с температурой , холодильника с температурой и рабочего тела.
Цикл Карно состоит из четырёх стадий:
Изотермическое расширение (на рисунке — процесс A→Б). В начале процесса рабочее тело имеет температуру , то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически (при постоянной температуре) передаёт ему количество теплоты . При этом объём рабочего тела увеличивается.
Адиабатическое (изоэнтропическое) расширение (на рисунке — процесс Б→В). Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура уменьшается до температуры холодильника.
Изотермическое сжатие (на рисунке — процесс В→Г). Рабочее тело, имеющее к тому времени температуру , приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься, отдавая холодильнику количество теплоты .
Адиабатическое (изоэнтропическое) сжатие (на рисунке — процесс Г→А). Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя.
При изотермических процессах температура остаётся постоянной, при адиабатических отсутствует теплообмен, а значит, сохраняется энтропия:
при .
Поэтому цикл Карно удобно представить в координатах T и S (температура и энтропия).
КПД тепловой машины Карно
Количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя при изотермическом расширении, равно
.
Аналогично, при изотермическом сжатии рабочее тело отдало холодильнику
.
Отсюда коэффициент полезного действия тепловой машины Карно равен
.
Из последнего выражения видно, что КПД тепловой машины Карно зависит только от температур нагревателя и холодильника. Кроме того, из него следует, что КПД может составлять 100 % только в том случае, если температура холодильника равнаабсолютному нулю. Это невозможно, но не из-за недостижимости абсолютного нуля (этот вопрос решается только третьим началом термодинамики, учитывать которое здесь нет необходимости), а из-за того, что такой цикл или нельзя замкнуть, или он вырождается в совокупность двух совпадающих адиабат и изотерм.
Поэтому максимальный КПД любой тепловой машины будет меньше или равен КПД тепловой машины Карно, работающей при тех же температурах нагревателя и холодильника. Например, КПД идеального цикла Стирлинга равен КПД цикла Карно.