Главная > Разное > Динамика и информация
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

4. Необратимые процессы

Цикл Карно — это идеальный, мысленный, полностью обратимый процесс. Все реальные тепловые машины работают с необратимыми процессами, и поэтому желательно понять, в чем смысл такой необратимости. При этом удобно все же стартовать с машины Карно.

В цикле Карно есть адиабатические и изотермические участки. Что касается адиабатического процесса сжатия или разрежения газа, его довольно легко представить себе очень близким к обратимому. Для этого достаточно лишь иметь скорости сжатия и разрежения, значительно меньшие скорости звука, и создать достаточно хорошую теплоизоляцию, которая сама по себе обеспечивается при больших размерах газового объема. Гораздо хуже обстоит дело с изотермическими участками — ведь в них нужно обеспечить теплоприток или

теплоотток. Если на этих участках поспешить, то можно сильно потерять в поскольку у газа не будет возможности полностью реализовать всю амплитуду нагрева до температуры и охлаждения до температуры . В пределе очень быстрых тепловых колебаний можно потерять всю работу, способствуя лишь более быстрому перетоку тепла от горячего тела к холодному.

Давайте более подробно рассмотрим необратимый процесс перетока тепла за счет теплопроводности. А именно, пусть имеется стенка или просто стержень длиной с температурами на концах Если теплопроводность стержня равна к, то вдоль стержня перетекает тепловой поток

Соответственно, через каждое поперечное сечение стержня протекает поток энтропии, равный Если температура линейно зависит от координаты

то поток энтропии, как функция х, равен

Этот поток возрастает вдоль стержня при движении от теплого торца, к холодному, Как мы видим, на холодном торце поток энтропии в раз больше, чем на горячем торце. Другими словами, внутри стержня производится избыточная энтропия, которая вытекает затем в сторону холодильника. В дополнение к входящему в стержень в единицу времени потоку энтропии внутри стержня производится энтропия и после этого наружу выбрасывается больший поток

Вспомним, что машина Карно совершала работу где — входящий поток. Стало быть, выходящий поток машины Карно соответствовал отсутствию внутреннего рождения энтропии. А если будет меньше, то тепловая машина будет производить энтропию, равную

Здесь коэффициент полезного действия цикла Карно, а реальный коэффициент полезного действия. Если то работа не совершается, . В этом случае чистый тепловой поток, не производя никакой работы, "занимается" просто тепловым "загрязнением" среды, производя в ней энтропию с темпом

Итак, тепловой поток сам по себе приводит к тому, что энтропия среды возрастает, и этот процесс будет продолжаться вплоть до полного выравнивания температур горячего и холодного тел.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление