Cтраница 2
Так, например, изотермическое состояние находящегося в сосуде газа с неравномерным распределением плотности, являющееся при отсутствии внешнего поля неравновесным, при действии соответствующего гравитационного поля будет равновесным. В этой связи уместно отметить, что описанный ранее прием использования вспомогательных обратимых двигателей Карно для поддержания локального равновесия является частным случаем применения внешних силовых полей в комбинации с соответствующими внешними источниками теплоты. Таким образом, вводя силовые поля различного типа, можно в принципе осуществить квазистатический переход тела из исходного состояния в рассматриваемое неравновесное состояние и по сумме приведенных теплот вычислить энтропию тела в неравновесном состоянии, которая, так же как и в случае равновесного состояния, будет иметь вполне определенное и притом единственное значение. [16]
На рис. 7.25 показана схема питания установок собственного расхода атомной электростанции с реактором ВВЭР, укомплектованным малоинерционным ГЦН бессальникового типа. Схема предусматривает для обеспечения аварийного питания применение рабочего и резервного дизель-генераторов, обратимых двигателей, присоединенных к аккумуляторным батареям, и использование энергии выбега турбогенератора. Для использования энергии выбега на одном валу с главными генераторами устанавливаются вспомогательные генераторы, работающие во время выбега. [17]
Докажем, что из всех возможных машин, работающих между тремя температурными уровнями TQ, TI и Т2 без потребления работы и без отдачи ее, обратимая машина имеет минимум отношения 7о / 72 - Допустим, что может быть построена машина / ( рис. 15 - 10), для которой величина qo / q2 меньше, чем для обратимой машины R, при одинаковых уровнях температуры. Пусть поток тепла при Т2 будет одинаковым для обеих машин. Тогда, если обратимый двигатель реверсировать, то согласно допущению тепло qo, вырабатываемое машиной R ори Т0, будет превосходить тепло q 0, получаемое двигателем / при той же температуре. Поскольку теперь тепловой резервуар при Т2 может быть заменен проводником тепла, то сочетание машин / и R представляет собой самодействующее устройство, которое передает тепло с уровня TI на уровень TQ. Но такое устройство невозможно. [18]
В § 55 будет подробнее сказано об обратимости. Здесь мы ограничимся лишь кратким указанием на то, что обратимым называется такой двигатель, который, работая в противоположном направлении, проходит все стадии прямого процесса в обратном порядке, компенсируя при этом все изменения, которые были вызваны прямым процессом в окружающей среде. Почему мы именно выбираем обратимый двигатель и что это значит, будет ясно из дальнейшего. [19]
Доказательство ведется от противного. Чтобы отдать горячему резервуару тепло Qb обратимый двигатель должен забрать у холодного резервуара тепло Q2, которое больше того количества теплоты Q2, которое ему отдал необратимый двигатель. Из холодного же резервуара при каждом цикле получается положительное тепло Q2 - 2, за счет которого совершается полезная работа, равная разности работ необратимого двигателя и работающего в качестве холодильной машины обратимого двигателя. Все тепло, таким образом, отдает холодный резервуар, которым может быть просто окружающая среда. Но это противоречит второму началу термодинамики. [20]
Изменение энтропии двух тел вследствие прямого перехода теплоты от первого, более нагретого тела, ко второму, менее нагретому, может быть определено следующим путем. Примем для упрощения, что оба тела имеют настолько большие теплоемкости, что отдаваемое или, наоборот, получаемое ими количество теплоты Q не вызывает заметного изменения температуры тел, причем температура второго тела Тц меньше температуры первого тела Т на конечную величину. Вообразим следующий обратимый процесс переноса теплоты от температуры Т к температуре Тц. Предположим, что между температурами TI и Гп действует обратимый двигатель, работающий по прямому циклу Карно. В результате действия этого двигателя от первого тела будет отведено обратимым образом при постоянной температуре Т1 количество теплоты Q, а второму телу будет передано обратимо при постоянной температуре Ти количество теплоты Q2 QT IT кроме того, будет получена положительная полезная внешняя работа L Q ( Т - Tnj / Tj. Превратим теперь обратимым образом работу L в теплоту Q2 L при температуре Тп и передадим эту теплоту второму телу. [21]
Температуру можно рассматривать как условие, которое определяет теплообмен в теле. При обеспечении определенных условий конкретное явление природы всегда происходит при одной и той же температуре. Поэтому для описания каждого явления необходимо точно определять точки на температурной шкале. Двумя такими фиксированными точками являются точка таяния льда и точка кипения воды. Обычно используют шкалы Цельсия и Фаренгейта, в которых установлены соответственно 0 С и 32 F для точки таяния льда и 100 С и 212 F - для точки кипения воды. Значения температуры, отличающиеся от этих двух фиксированных точек, устанавливают с помощью термометра измерением какого-либо зависящего от температуры свойства рабочего тела. В качестве термометрического рабочего тела используют газы, так как все они с достаточной точностью подчиняются закону идеального газа. Но при создании температурной шкалы, основанной на свойствах рабочего тела, неизбежно допускаются определенные погрешности. Использование теории идеального обратимого двигателя Карно позволило Кельвину избежать этих погрешностей и ввести шкалу абсолютной термодинамической температуры, которая не зависит от свойств рабочего тела. [22]