Kinetik nazariya va ichki energiya

Sinf misolida: Benzinli dvigatelning samaradorligi.
Atmosfera issiqlik dvigateli sifatida:

Bizning atmosferamiz tropiklarda isitiladi (aytaylik, T tropik =313K ) va qutblarda soviydi (aytaylik).

T qutblari =233K ). Agar biz atmosferamizni o'zgartiradigan ulkan issiqlik dvigateli sifatida tasavvur qilsak
Ishga sof kiruvchi issiqlik (kinetik energiya), keyin bu dvigatelning samaradorligi atigi 26% ni tashkil qiladi.
Aslida, haqiqiy samaradorlik bundan ancha past.
Sandstryom teoremasi (qarang: Houghton, “Atmosferalar fizikasi”) barqaror
Atmosferada sirkulyatsiya faqat issiqlik manbai yuqoriroqda joylashgan bo'lsa, saqlanishi mumkin
issiqlik qabul qiluvchidan ko'ra bosim. Karno siklidagi ba'zi bir fikrlash teoremani ochib beradi
haqiqiy bo'lishi kerak. Chunki Yer atmosferasi quyosh radiatsiyasiga nisbatan shaffofdir
teorema talablari Yer uchun qondiriladi. Venera haqida nima deyish mumkin?
IKKINCHI QONUNNING QO'LLANISHI

• Mumkin bo'lmagan jarayonlar
• Ikkinchi qonunning Kelvin formulasi
• Birlashtirilgan birinchi va ikkinchi qonunlar
• Helmholtz va Gibbsning erkin energiyasi

• Mumkin bo'lmagan jarayonlar

Mumkin bo'lmagan jarayonlar termodinamikaning ikkinchi qonunini buzadigan jarayonlardir, ya'ni.
qaysi:

(Eslatib o'tamiz, adiabatik qaytar jarayonlar uchun ds=0 . Shuning uchun bu jarayonlar deyiladi
izentropik va atmosfera va okeanlar uchun juda ko'p qo'llaniladi. Adiabatik va qaytarilmas
jarayonlar ds> 0 ga ega , chunki diabatik jarayonlar q=0 ga ega. )
2. Kelvin Ikkinchi qonunni shakllantirish

Buni quyidagicha taxmin qilish mumkin: “Ishlab chiqaradigan tsiklik qurilmani qurish mumkin emas

ish va bitta issiqlik manbasidan issiqlik olishdan boshqa hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi. Bu natija bo'lishi mumkin
bitta rezervuar bilan aloqada bo'lgan izotermik tsiklik dvigatelni hisobga olgan holda osonlik bilan chiqariladi,
va ikkinchi qonunning oqibatlarini o'rganish (bu aslida issiqlikni ko'rsatadi
dvigateldan rezervuarga yo'qolishi kerak va shuning uchun bu ish dvigatelda bajarilishi kerak).
Agar Kelvin ta'kidlaganidek, ikkinchi qonun bo'lmaganida, bizning energiya tashvishlarimiz yo'qoladi.
Biz juda katta issiqlik manbasidan, masalan, bizga kerak bo'lgan ish hajmini olishimiz mumkin edi
okeanlar yoki Yerning ichki qismi.
3. Birlashtirilgan birinchi va ikkinchi qonunlar

Agar birinchi qonunni quyidagi shaklda birlashtirsak:

(6.2)
ikkinchi qonun bilan quyidagi shaklda:
(6.3)
keyin birlashtirilgan qonunlar quyidagi shaklni oladi:
(6.4)
4. Helmgolts va Gibbs erkin energiyalari

Helmgolts va Gibbs erkin energiyalari davlat funktsiyalaridir. ya'ni ular mukammal differensiallardir.

Ular mos ravishda quyidagilar bilan belgilanadi:
(6.5)
Ulardan foydalanib, birlashtirilgan birinchi va ikkinchi qonunlar (6.4- tenglama) quyidagicha yozilishi mumkin:
Bu erda, yana, qaytar jarayonlar uchun tenglik va tengsizlik uchun amal qiladi
qaytarilmas jarayonlar.
Helmgoltsning erkin energiyasi kimyoviy reaktsiyalarni ko'rib chiqishda ayniqsa foydalidir
izotermik tarzda yuzaga keladi. Qaytarilish paytida Helmgolts energiyasining o'zgarishini ta'kidlaysiz,
izotermik jarayon tizimda bajarilgan ishlarga teng va qaytariladigan, izotermik va
izoxorik jarayonda Helmgolts energiyasi saqlanadi.
Gibbsning erkin energiyasi, ayniqsa, faza o'zgarishlarini hisobga olgan holda foydalidir
izotermik va izobarik (va teskari tarzda sodir bo'lgan deb tasavvur qilish mumkin). Shuning uchun bunday davrda
faza o'zgaradi, Gibbsning erkin energiyasi doimiy bo'lib qoladi. Gibbs energiyasidan foydalanish mumkin
moddaning uch nuqta harorati va bosimini yagona tarzda aniqlang, chunki g bo'lishi kerak
qattiq, suyuq va bug 'fazalari uchun bir xil (2 tenglama, 2 noma'lum (T, p)).
Qaytarib bo'lmaydigan jarayonlar uchun moddaga yaqinlashganda Gibbsning erkin energiyasi kamayadi
yangi muvozanat. Demak, muvozanat holati Gibbs bo'lgan holat ekanligi aniq
energiya minimal bo'ladi.
(6.6)