ورود به بخش کنکور (راهنمايي)

[ صفحه اول ] [ صفحه1 ] [ صفحه2 ] [ صفحه3 ] [ صفحه4 ] [ صفحه5 ] [ صفحه6 ] [ پاسخ به سوالات ]

قانون دوم ترمو ديناميك :

هدف از قانون دوم ترمو ديناميك :

مي خواهيم بيان كنيم كه كليه فرآيند هاي خود بخودي طبيعت ، يك جهت خاص دارند .

مثال :

آب رود خانه ها هميشه از ارتفاعات بسمت مناطق پست در حركتند.

تعاريف مختلف قانون تر موديناميك :

1- گرما بخودي خود از جسم سر د تر به جسم گرمتر جاري مي شود .

2- امكان ندارد كه گرما را از يك جچشمه گر مايي گرفت وآنر بطور كامل به كار تبديل نمود ؛ بدون آنكه تغيير در در دستگاه يا محيط آن صورت گيرد.

3- جهت فرآيند هاي خود بخودي ، جهتي است كه در آن بي نظمي و كاتورگي زيادتر و اطلا عات نسبت به دستگاه كمتر مي شود .

4- در هر فرآيند خود بخودي ، آنتروپي مجموعه دستگاه و محيط افزايش مي يابد .

براي تجزيه و تحليل قانون دوم ترموديناميك نحوه كار ماشينهاي گرمايي را در نظر مي گيريم:

اين ماشينها ، ماشينهايي هستند كه در آنها ماده اي بنام ماده كاري ( مانند آب در ماشين بخار ) گرما را از منبع گرم گرفته ، بخشي از آن را به كار تبديل مي كند و سپس بقيه را به منبع سرد تحويل مي دهد .

مثال :

چرخه ماشين بخار :

اگر به جهت فلشها دقت نماييد، جهت حركت ماده كاري را مشاهده ميكنيد .

فرآيندهايي كه چرخه ماشين بخار طي ميكند عبارتست از :

ç a-b  فرآيند فشار ثابت

ç b-c  فرآيند آدياباتيك

ç c-d  فرآيند فشار ثابت

ç d-a  فرآيند حجم ثابت

محاسبه كار در فرآيندهاي مختلف ماشين بخار:

aèb Þ     W=-P_a(V_b-V_a) V_b>V_a Þ   W_a-b<0

bèc Þ   W=C_v(T_c-T_b) T_c<T_b Þ   W_b-c<0

cèd Þ   W=-P_d(v_d-V_c) v_d<V_c Þ   W_c-d >0

dèa Þ   W=0

è W_a-b+W_b-c-W_c-d<0 è W_Total <0

چون كل كار انجام شده بر روي دستگاه منفي است ، لذا نتيجه ميگيريم كه كار از سيستم در يافت مي شود. اگر گرما ي داده شده به منبع بخار اين ماشين Q_H باشد ، آنگاه بازده ماشين برابر خواهد بود با :

h=|W|/Q_H

بازده ماشين گرمايي :

براي توضيح اين بخش به دياگرام چرخه ماشين گرمايي مراجعه مي كنيم :

همانگونه كه ملاحظه مي كنيد ، اگر به كل پروسه نگاه بياندازيم ، مي بينيم كه ماده كاري يعني آب در فرآيند a-b گرما از چشمه گرم گرفته و به بخار تبديل مي شود .ما ميزان گرمايي را كه آب دريافت ميكند تا به بخار تبديل شود را Q_H مي ناميم. اين بخار پس از انبساط آدياباتيك در محفظه سيلندر و پيستون به منبع سرد رفته و براي آنكه بتواند از طريق پمپ مجدداْ به منبع گرم برگردد ، به مايع تبديل مي شود .براي تبديل شدن به مايع لا زم است كه بخا ر بخشي از حرارت خود را ازدست بدهد ، كه ما اين بخش راز حرارت از دست داده شده را Q_C مي ناميم . حال اگر به كل پروسه نگاه كنيم به نتايج زير مي رسيم :

كل گرماي چرخه : Q=Q_H+Q_C

بنا به قرار داد داريم :

Q_C منفي است ؛ چون از سيستم در يافت مي شود .

Q_H مثبت است ؛ چون به سيستم داده مي شود .

لذا خواهيم داشت :

Q=Q_H-|Q_C|

علامت قدر مطلق به اين خاطر است كه ما تنها به ميزان كمي گرما كار داريم .