Principiul al 2 lea al termodinamicii

Principiul al 2 lea al termodinamicii

Capitolul  1 Cicluri termodinamice

Generalitati. Principiul al doilea al termodinamicii afirma posib transformarii reciproce al dinstalatii frigorificeeritelor forme de enrgie(caldura, L. mec) dar nu precizeaza conditile de desfarusarare al proceselor termodinamice si nici sensul in care se pot realize diversele transformari ale energiei in natura.

Principiul al doilea al termodinamicii precizeaza sensul desfasurarile proceselor naturale si stabileste conditiile(limitele) transformarii caldurii in L. mec. Transformarea continua a caldurii L. mec e posibila numai prin realizarea repetata a unui ciclu termodianamic.

Se numeste ciclu termodinamic o succesiune de transformari prin care agentul termic ajunge in stare initiala. In diagramele termodinamice ciclul se reprezinta printr-o curba oarecare inchisa. Astfel intr-un ciclu termodianamic exista transformari in timpul carora agentul termic primeste caldura si transfer in decursul caruia cedeaza caldura; deci schimba caldura cu 2 corpuri patetice cu cap calorice infinite si temperaturi numite surse de caldura( izvoare termice).

Sursele cu temp mai ridicata care cedeaza caldura agentului termic constituie sursele calde iar corpurile cu temp mai scazuta care preimesc caldura de la agentul termic se numesc surse reci.

Din punct de vedere al sensului de parcurgere ciclurile se impart in:

-cicluri directe parcurse in sensul acelor de ceasornic/ si cicluri inversate parcurse in sens invers acelor de ceasornic.

Sistem termodinamic(ST) – primeste caldura 1-2

ST-cedeaza caldura 2-1

Ciclurile directe conduc la cedarea unui L. mec in exterior pe baza caldurii primate si se numesc cicluri motoare fiind caracteristice marimilor si instalatiilor termice producatoare ale L. mec (motoare cu arderea interna ; instalatie cu turbine cu gaze, abur) numite masini de forta.

Ciclurile inversate conduc la cedarea unei cantitati de caldura pe baza L. mec primit din exterior fiind carac instalatilor termice consumatoare de L. mec(instalatii frigorice, pompe de caldura).

Un proces este ireversibil daca sistemul termodinamic in care a avut loc procesul nu poate fi redus in starea initiala fara a provoca schimbari importante in mediul ambiant(spontane si culturale).

Un proces este reversibil(ideal) daca sistemul termodinamic in are procesul a avut loc trece din starea initiala in starea finala in asa fel incat la inversarea sensului procesului schimbul de caldura si L. mec cu mediul ambiant este acelasi ca si in procesul direct deci revenirea sis termodinamic la starea initiala are loc fara a se produce modinstalatii frigorificeicari importante in mediul ambiant.

Ciclul Carnot reversibil direct

Ciclul Carnot este format din 2 izoterme si 2 adiabate si este ciclul care stabileste numita maxima pt transformarea caldurii in L. mec(are randamentul maxim).

Ciclul Carnot inversat stab limita max pt functi INSTALATII FRIGORIFICE( are eficienta maxima).

Ciclurile reale (ireversibile) au randamentul sau eficienta frigorinstalatii frigorificeica mai mici decat ciclurile reversibile dintre care ciclul Carnot reversibil prezinta valorile maxime.

ηtc=Lefectual / Q primit = Lc/Qsc = Qsc - |QSR|/QSC = 1-QSR/QSC = 1-TSR/TSC

ηtc=1TSR/TSC=TSC-TSR/TSC

Alte cicluri directe

Capitolul 2 Enunturi ale principiului 2 al termodinamicii

Entropia. Principiul 2 al termodinamicii este ca si principiul 1 o lege a naturii; are urmatoarele formulari:

a)     O masina termica nu poate produce in mod continu(cyclic) L. mec decat daca agentul ei termic schimba caldura cu 2 surse de caldura de temepraturi dinstalatii frigorificeerite;de aici => imposibiliatatea transformarii integrale a caldurii in L. mec in mod continu ciclic.

b)     Caldura nu poate trece de la sine (natural) de la un corp cu o temepratura mai scazuta la unul cu o temperature mai ridicata decat in mod artinstalatii frigorificeicial in consum de L. mec.

c)     Un perpetuare mobile de speta a 2 a este imposibil. Perpetuarea mobile de speta a 2 a este o masina termica care ar transforma caldura prelucrata de la o singura sursa de caldura in L. mec fara a necesita o alta sursa de natura mai scazuta ca sa cedeze o parte din caldura preluata.

Principiul al doilea al termodinamicii introduce o noua marime de stare entropice care se defineste prin formula :

DS = DQ/T

Entropia apare in toate procesele termodinamice reale inclusiv in evolutia sis termodinamic izolat si este o masura a degradarii a energiei unui sis termodinamic adica a reducerii capacitatii acestuia de a produce L. mec L din energie detinuta la un mom dat

Sensul proceselor reale este de crestere a entropiei de atingere a unei stari de echilibru termic general.

Surse de entropie:propagarea caldurii prin conductie dinstalatii frigorificeuzia curgerea cu frecare a fluidelor prin conducte

Capitolul 3 Ciclurile termodinamice inversate

Un corp nu isi poate inverse temp sub cea a mediului  ce consuma energie din exterior(l. mec) iar acest lucru se poate realize cu ajutorul ciclului inversat care nu produce ci consuma energie(LsauQ)

Eficienta frigorinstalatii frigorificeica a unei INSTALATII FRIGORIFICE

Ef= QSR/L=Q preluat/Lprimit = QSR/OSC-OSR pt INSTALATII FRIGORIFICE

Ep =QSC/L=Qcedat/Qprimit = QSC/QSC-OSR=1/Q pt pompe de caldura

Ciclul Cornot inversat reversibil este ciclul ideal de functionare a unei INSTALATII FRIGORIFICE sau pompe de caldura.

T1=TSC=ct

Tmax=Tmediu

Tmin=Ten mediu la pompe de Q

Ciclul Cornot se poate reprezenta si in alte forme

DQ=DST=Q

T=ct => DS=0

Capitolul  4 Principiul 3 al termodinamicii

Aceasta ofera posibilitatea de a calcula calorile absolute din  de stare si ale constantelor de echilibru in apropierea lui O. K. Eutropia a unui corp la temp de 0 absolut este nula:

-lim t -> O. K din S=O

Lim t->0 din Cp=lim T->0 din Cv=0