机械工程概念和原理

最近更新

热力学中的克劳修斯定理是什么?

我们正在讨论" 卡诺循环及其效率 “以及” 可逆热机的效率 ”和“ 冰箱和热泵的COP “在我们以前的帖子中,我们也看到了” 卡诺定理的推论 “同时” 开尔文-普朗克陈述与克劳修斯陈述的等价性 在我们最近的帖子中。

今天我们将在这篇文章的帮助下了解克劳修斯定理的概念。

现在让我们看看克劳修斯定理

根据克劳修斯定理,可逆路径或过程或线可以由两个可逆绝热过程或线和一个可逆等温过程或线代替。

让我们看下图,一个系统处于平衡态,即在点i,系统通过可逆路径i-f到达另一个平衡态,即在点f。
根据克劳修斯定理,可逆过程即i-f可由两个可逆绝热过程即i-a和b-f以及一个可逆等温过程即a-b代替。

过程i-f:可逆过程
过程i-a和b-f:可逆绝热过程
过程a-b:可逆等温过程

替换时,可逆路径i-f下方的面积必须等于i-a-b-f下方的面积。从数学上讲

i-f以下面积=i-a-b-f以下面积

让我们应用这个“热力学第一定律“用于遵循路径或过程

工艺:i-f
Q如果=W如果+UF- u
流程:i-a-b-f
Qiabf=Wiabf+UF- u

如上所述,可逆路径i-f下方的面积必须等于i-a-b-f或W下方的面积如果=Wiabf

因此,我们将
Q如果=Qiabf
Q如果=Qia+Qab+Q高炉

我们知道i-a和b-f是可逆绝热过程,因此Qia=Q高炉= 0
Q如果=Qab
从上面的表达式中,我们可以说可逆过程i-f中的传热将等于可逆等温过程a-b中的传热。

因此,我们可以说,任何可逆过程或路径都可以被具有相同终态的可逆之字形路径所取代,并且该可逆之字形路径将有两条可逆绝热路径和一条可逆等温路径。

这种替换将以这样的方式进行,即原始可逆过程中传递的热量将等于可逆等温过程中传递的热量。

我们讨论了上述单一可逆过程,现在我们将分析一个完整的可逆循环,如图所示。将可逆循环分成大量条带,这些条带将指示可逆绝热线,如图所示。这些条带在底部和顶部闭合,借助可逆等温线皮肤线。
我们可以在这里看到,原始可逆循环将在这里被划分为许多小卡诺循环,如图所示。

让我们把注意力集中在这里,卡诺循环,dQ1.热在温度T下可逆吸收1.和dQ2.热量在温度T时可逆地排出2..
dQ1./T1.=dQ2./T2.

让我们考虑符号约定,我们将热吸收视为正,热排斥视为负。
dQ1./T1.+dQ2./T2.= 0

类似于卡诺循环efgh,dQ3.热在温度T下可逆吸收3.和dQ4.热量在温度T时可逆地排出4..
dQ3./T3.+dQ4./T4.= 0

同样地,对于完全可逆循环,我们将得到以下等式
可逆过程中dQ/T的循环积分为零,这就是克劳修斯定理的数学表达式。我们必须注意,上面的方程只对可逆循环有效。

你有什么建议吗?请在评论框中填写。
我们将看到另一个主题“克劳修斯不等式及其意义“在我们下一篇热工类文章中。新利18提款安全吗

参考:

P.K.Nag的工程热力学
图片提供:谷歌

也读

Ezoic报道这则广告

无评论:

发表评论

Baidu