Оглавление:
Термодинамика необратимых процессов
- Классическая термодинамика является мощным инструментом для изучения обратимых процессов. Как циклический метод, так и метод термодинамического потенциала позволяют получить основные законы термодинамических процессов, не раскрывая молекулярных механизмов. В настоящее время подобный метод создан для необратимых процессов, что представляет большой интерес для современных технологий. Неравновесные процессы происходят, когда существует конечная разница в различных частях системы значений таких параметров, как давление, температура, концентрация и потенциал.
Со временем система возвращается в состояние термодинамического равновесия (15 = 0).Но классическая термодинамика не дает ответа на вопрос о том, как быстро термодинамические системы возвращаются к нормальному состоянию. equilibrium. In для того чтобы термодинамика определила скорость процесса, необходимо расширить круг понятий и допущений, введя время как независимую переменную. Неравновесное распределение параметров всего объема, занимаемого системой, может быть постоянным во времени, поэтому градиенты этих параметров постоянны при каждом point. In в этом случае количество тепла, масса вещества и движение электричества вдоль градиентной линии происходят с постоянной скоростью во времени.
В левой части графика вместо линейной зависимости в полулогарифмическом масштабе между скоростью и расстоянием от стенки в области ламинарного подслоя мы имеем другую функциональную зависимость, которая изображается кривой. Людмила Фирмаль
Такой процесс называется стационарным. Количество тепла, вещества и электричества, которое проходит через известные области в единицу времени, называется потоком. Указывает поток символом с индексом, который указывает характер потока. Направленность процесса является наклон коэффициента интенсивности, который называется обобщенной силой. Величина потока пропорциональна соответствующей обобщенной силе₍X. Например, тепловой поток вдоль градиента температуры определяется по формуле(метод Фурье). 7 = — ^ — = — HBBaa7(X > 0）、 (21.17） Где X-коэффициент теплопроводности.
При диффузии поток смешанных компонентов пропорционален градиенту концентрации C (закон Фика） / = — О exab с(0> 0), (21.18） Где O-коэффициент диффузии. Сила или плотность тока пропорциональна наклону потенциала КП, то есть напряжению электрического поля вдоль проводника(закон Ома）： ’=- o radφ(o> 0）、 (21.19） Где а-коэффициент проводимости проводника. 1. одно из положений термодинамики необратимых процессов утверждает, что течение вблизи равновесия пропорционально обобщенной силе.
Темпера электрическая — l-коэффициент пропорциональности, который называется коэффициентом D’h hnnological. В случае теплового потока, равного наклону отрицательного круга, в случае теплового потока, отрицательный наклон потенциала. Когда 2 явления происходят одновременно, они перекрывают друг друга и появляется новый эффект. Когда тепловая и электрическая проводимость накладываются, появляется термоэлектричество, а когда диффузия и теплопроводность накладываются, появляется термодиффузия. Когда 2 потока происходят одновременно、 (21.21） (21.22） Уравнения (21.21) и(21.22)показывают, что оба потока влияют друг на друга, и наличие 1 градиента приводит к появлению другого градиента.
- Поток увеличивает энтропию системы. Кроме того, поток энтропии(скорость изменения энтропии во времени) также будет функцией обобщенной силы. (21.23） Это уравнение эго, называемое уравнением энтропии, может быть установлено следующим образом: Вы можете определить энтропию системы в неравновесном процессе, предположив, что энтропия является функцией состояния. Если в любой момент времени состояние с определенной энтропией фиксируется во время неравновесного процесса, и система находится в этом состоянии в равновесии, то энтропия системы может быть определена.
Если неравновесное состояние связано с движением вещества (текучих, газообразных потоков) и передачей тепла от одной части системы к другой, то параметры системы(p, T, p, s) изменяются во времени с каждой частью системы. В таких случаях система должна быть разделена на несколько частей, внутри которых в данный момент находятся определенные значения параметров. Изменение энтропии в ходе неравновесного процесса равно 45 НС, что равно сумме изменений энтропии системы ^ ₁ / GraB₁ / =Зраврав» -/^ -^ -^ -.
Справедливо также уравнение (6-33) для определения напряжения трения у поверхности плиты и уравнение (6-36) для определения скорости движения на границе между турбулентным пограничным слоем и ламинарным подслоем. Людмила Фирмаль
Рассмотрим падение энтропии в частных случаях теплопередачи от одного объекта к другому.1 объект температуры T поглощает тепло (}, а 2-й объект поглощает тепло Учитывая эту теплоту при температуре T + DT, полное изменение энтропии при DT мало _ _ Компания LG 7Т + ЛТ-Т * Падение энтропии в томе V. / 75 \ ______4 / ДТ \ АГ 1 \ / Нерей 4Т Т> Т * ’ 4Т (21.25) Энтропия на единицу объема (21.26） Однако, поскольку V = P&x (где P-площадь поперечного сечения) = q-выровненная по оси x составляющая вектора теплового потока, где= — единица измерения T.
И так оно и есть. Найдем скорость изменения энтропии в процессе теплопередачи через стержень от нагретого конца к низкотемпературному концу в установившемся процессе градиента температуры tgas1 T = = Увеличение энтропии по формуле (21.24), тепловой поток Стержень направлен только вдоль и равен (21.28)） Где T₂ и Tg-температуры горячего стержня и стержня. Т-т= ДТ = — х. Холодный конец DT и стационарный с небольшой разницей температур Энтропия на единицу длины стержня (27.30） Поскольку тепловой поток всегда направлен в сторону положительного уклона т.、 (21.31） Из формул (21.20), (21.27) и (21.30) следует, что»тепловая» сила X= = — — — Т -. Л. Онсагер обобщил этот результат.
Используйте правила при выборе сил 2lh оборудование, его. (21.32） Мы должны отвечать взаимностью. (21.33） Это взаимное отношение Onsager заключается в том, что если обобщенная сила X потока действует на поток, то коэффициенты proportion и пропорциональности в обобщенной силе X / в обоих случаях одинаковы. В рассматриваемом примере поток вещества равен нулю, то из уравнения (21.22) Л=О о Итак, термодинамика необратимого процесса основана на следующих 3 положениях: 1) линейность термодинамических уравнений движения; 2) зависимость потока свойств лго от всех сил, действующих на систему. 3) взаимосвязь. Последний устанавливает связи между различными процессами в системе.
Отправной точкой для получения этих соотношений являются молекулярные свойства, то есть свойства макроскопической обратимости. Принцип макроскопической обратимости может быть выведен строго из законов mechanics. In кроме того, макропроцесс должен следовать законам механики и не быть необратимым.
Смотрите также:
| Активация | Виды теплообмена |
| Термодинамика плазмы. Состояние плазмы | Краткие сведения из истории развития науки о теплообмене |
