Оборотні та необоротні процеси. Цикл Карно та його к.к.д

Термодинамічним процесом називається перехід системи з початкового стану в кінцевий через послідовність проміжних станів. Процеси бувають оборотні і необоротні. Оборотним називається процес, при якому можна здійснити оборотний перехід системи з кінцевого стану в початковий через ті ж самі проміжні стани, щоб у навколишніх тілах не сталося жодних змін. Оборотний процес – це фізична абстракція. Необоротний процес супроводжується тертям або теплопередаванням від нагрітого тіла до холодного.
Цикл Карно зіграв дозволив вирішити питання про визначення ККД теплових машин. Виходячи із неможливості створення вічного двигуна, Карно показав, що корисну роботу можна отримати тільки тоді коли тепло переходить від більш нагрітого тіла до менш нагрітого.
Коефіцієнт корисної дії циклу Карно, з ідеальним газом в якості робочого тіла, залежить тільки від температур нагрівача та холодильника.
Тобто теплові процеси відбуваються таким чином, що ентропія термодинамічної системи не зменшується: або залишається сталою в оборотних процесах, або збільшується в необоротних.

27.Другий Закон Термодинаміки.Теорема Карно
Вперше сформулював другий закон термодинаміки С.Карно. Він сформулював принцип,що максимальний термічний ККД теплової машини не залежить від робочої речовини і повністю визначається граничними температурами.
Р.Клаузіус дав таке формулювання другого закону термодинаміки:
• теплота не може сама собою переходити від менш нагрітого тіла до більш нагрітого.
Кельвін дав таке формулювання :
• не можна побудувати машину ,що діє періодично,яка б неперервно перетворювала теплоту в роботу тільки внаслідок охолодження одного тіла ,без того,щоб в навколишніх тілах не відбулося одночасно певних залишкових змін.
Оствальд запропонував таке формулювання другого закону :
• вічний двигун другого роду не можливий.
Карно сформулював теорему,яка містить два твердження:
• коефіціент корисної дії оборотного циклу Карно не залежить від вибору робочого тіла і конструкції машини і дорівнює коефіціенту коринсої дії оборотного циклу Карно з ідеальним газом при тих самих граничних температурах;
• коефіціент корисної дії необоротного циклу завжди менший ,ніж оборотного циклу Карно, в однакових температурних границях.
28.Третій Закон Термодинаміки. Недосяжність абсолютного нуля.
Аналізуючи результати експериментальних досліджень поведінки речовин при низьких температурах ,В.-Г. Нернст сформулював ТРЕТІЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ так:
• при наближенні температури до абсолютного нуля ентропія будь-якої рівноважної системи при ізотермічних процесах перестає залежати від термодинамічних параметрів стану і при Т -> 0 набуває ту саму для всіх систем сталу величину ,яку можна вважати такою, що дорівнює нулю.
lim S=0
T->0
З третього закону термодинаміки випливає
• положення про недосяжність абсолютного нуля температур. Це положення випливає з того факту,що всі фізичні методи одержання наднизьких температур грунтується на застосуванні адіабатних процесів,які приводять до охолодження систем,що виконують ці процеси. З наближення до абсолютного нуля ефект адіабатного охолодження стає все меншим,поки зовсім не зникне. Отже,можна тільки асимптотно наближатися до абсолютного нуля,ніколи його не досягаючи.
• при наближенні до абсолютного нуля теплоємності всіх тіл прямують до нуля.
• при наближенні до абсолютного нуля термічні коеф. теплового розширення тиску перетворюються в нуля.
29. Реальні гази. Рівняння Ван – дер – Ваальса
Реальний газ — газ, для якого термічне рівняння стану є відмінним від Клапейрона-Менделєєва. Молекули його взаємодіють між собою та займають певний об'єм.
Стан реального газу часто при вирішенні задач технічного характеру описують узагальненим рівнянням Клапейрона-Менделєєва (технічним рівнянням стану реального газу):
Одна з класичних моделей опису реального газу — рівняння Ван дер Ваальса:
де коефіцієнти а і b називають сталими Ван дер Ваальса, які залежать від хімічної природи речовини, температури і тиску.
Рівняння Ван дер Ваальса є наближеним рівнянням стану реального газу, причому ступінь його наближення різний для різних газів. Записана велика кількість емпіричних і напівемпіричних рівнянь стану реальних газів . За рахунок збільшення числа констант у цих рівняннях можна досягти кращого узгодження з практикою, порівняно з рівнянням Ван дер Ваальса. Проте рівняння Ван дер Ваальса завдяки своїй простоті та фізичному змісту сталих a і b, що входять до нього, є найпоширенішим для аналізу якісної поведінки реальних газів.