Энтальпия Энтропия және Термодинамика екінші заңы

Төмендегі концепциялардың негізгі түсінікті қалыптастыру мақсатында:

• Ички энергия және Термодинамикалық бірінші заң

• Системаның циклдік және рандом процесі

• Кері емес және кері процесс

• Энтропия және энтальпия

• Термодинамикалық екінші заң

Ички энергия және Термодинамикалық бірінші заң

Егер системадағы молекуланың энергиясы системаның қасиетімен байланыса, онда ол Ички энергия(u) деп аталады.
Энергия жасалып шығуы немесе жойылуы мүмкін емес, бұл принципке сәйкес, энергия системаның чекарасын өту кезінде ички энергия(u) өзгереді.
Сонымен, термодинамикалық бірінші заңды келесі түрде жазуға болады, егер жылу/жұмыс системамен әрекет етсе.

Бұл теңдеуде u - массаға байланысты ички энергия, ал q және w - сәйкесінше массаға байланысты жылу және жұмыс. Теңдеуде қабылданған белгілер:
dq > 0 (оң сан деп есептеледі) ⇒ Жылу системага беріледі
dq < 0 (теріс сан деп есептеледі) ⇒ Жылу системадан алынады dw > 0 (оң сан деп есептеледі) ⇒ Система жұмыс істейді
dw < 0 (теріс сан деп есептеледі) ⇒ Системаға жұмыс істейді

Системаның циклдік және рандом процессі

Термодинамикалық бірінші заңдың маңызды формасы, кез келген уақытта

Біз циклдік процесс үшін мына теңдеуді интегралдайды.

Система циклдік процесс атқаруы кезінде, жылу/жұмыс арқылы рандом өзгерістерге ұшырай отырып, бастапқы абалына қайтып келеді.

Ескертулер:

1. Қандай да бір абал қасиетінің дифференциалын интегралдау оның шектерінің айырмасына тең.

2. Аяқталған абал бастапқы абалға тең және системаның ички энергиясы өзгеріссіз қалады.

Сонымен, егер

Жоғарыдағы теңдеуде i және f - ички энергияның бастапқы және аяқталған абалдарын білдіреді. Осын (1) теңдеуге қойып, онда,

(2) теңдеу - системаның жасаған барлық жұмыстың интегралы немесе системаның жасаған жалпы жұмысы системага берілген барлық жылу айналымының интегралына тең. Мühendislik термодинамикасы системалар мен процессілер туралы ұғымдарды жалғастырады.

Системаның рандом процессі

Бұл термодинамикалық бірінші заңдың қорытындысы және (1) теңдеуге байланысты, егер системада рандом процесс болса.

Бұл теңдеуде q және w - соотвественно процесс үшін берілетін жалпы жылу және жұмыс, ал uf және ui - ички энергияның (u) аяқталған және бастапқы мәндері. Жылдамдықтың өзгермеуі мен изолированный адіабатикалық системада (w = 0, q = 0), онда ички энергиясы (u) өзгеріссіз қалады. Онда (2) теңдеу циклдік процесс үшін.

Кері емес және кері процесс

Система процесс атқару кезінде, оның бастапқы абалы аяқталған абалына өзгереді. Басын, көлем, энтальпия, температура, энтропия және басқа қасиеттер термодинамикалық процесс кезінде өзгереді. Термодинамикалық екінші заң процессін екі топқа бөледі

• Идеалды немесе кері процесс

• Табиғатты немесе кері емес процесс

Егер система процесс атқару кезінде температура (t) және басы (p) өзгерістері бесінші болса, онда процесс жақын эквивалентті абалдар немесе кері емес болуға ұмтылады.
Процесс ішкі кері емес деп аталады, егер ол артқа қарай бастапқы абалға қайтарыла алатын болса.
Процесс сыртқы кері емес деп аталады, егер өзгерістердің жоспары да артқа қарай қайтарыла алатын болса.
Кері процесс - бұл ішкі және сыртқы кері процесс.
Чын процесстерді бағалау үшін, профессионалдар кері процессін стандарт ретінде пайдаланып, чын және актуалды процессілерді кері емес болуға жақын айналдыру үшін жоюшылықтарды азайту арқылы өндірістің өнімділігін арттыруға тырысады.

Кері емес процесс

Егер чын процесстер кері емес болуға тиісті талаптарды қанағаттандырмаса, онда процесс кері емес деп аталады.
Кері емес процесс кезінде системаның және аймақтың бастапқы абалы финалдық абалдан бастапқы абалға қайтарылмайды. Кері емес процесс кезінде системаның энтропиясы кеміп, оның мәні финалдық мәннен бастапқы мәне қайтарылмайды.
Кері емес процесс басын, композиция, температура, композиция өзгерістері, сонымен қатар жылу айналымы, заттардың және суындың трениесы, химиялық реакциялар үшін пайда болады. Профессионалдар кері емес процесс пен механизмдердің әсерін азайту үшін жұмыс істейді.

Энтропия және энтальпия

Ички энергия сияқты, энтропия және энтальпия термодинамикалық қасиеттер. Энтропия s символымен бірлікте Δs kJ/kg-K деп белгіленеді. Энтропия - бұл күндеттілік абалы. Энтропия термодинамикалық екінші заңында, системаның және аймақтың өзгерістері Вселеннаяға қатысты сипатталады.
Энтропия - бұл системада термодинамикалық кері процесс жолы бойынша абсолютті температурға бөлінетін жылу айналымы.

Мұнда, qrev - кері процесс жолы бойынша жылу айналымы.
Энтальпия (h) - бұл абал қасиеті және оны былай анықтай алады,

Мұнда, h - спецификалық энтальпия, u - спецификалық ички энергия, v - спецификалық көлем, p - басы.
(1) теңдеу бойынша

Сонымен

(4) теңдеуді дифференциалдау және оны жоғарыдағы теңдеуге қойғанда, онда

Екеуі де теңдеулер кері процесс үшін ичинен энергия мен көлем өзгерістерінің және кейінгі теңдеуде энтальпия мен басы өзгерістерінің энтропия өзгерістеріне байланысты.
Бұл екеуінде теңдеулердегі барлық сандар абал қасиеттері болғандықтан, энтропия да термодинамикалық қасиет болады.

Термодинамикалық екінші заң

Термодинамикалық екінші заң Вселеннаяның қандай иш-ақысын жасауға болатынын сипаттай алады. 2nd Заң