热力学的死态

通过 | 2019年3月14日,
当系统不平衡(或死亡)时状态在这种情况下)就有机会将这种偏离平衡的状态转化为一些有用的工作。
例如;
  1. 如果有温差系统和环境然后,在热机的帮助下,可以利用这种温差来产生有用的功。
  2. 如果系统和周围存在一个压力差,那么这个压力差可以在涡轮的帮助下得到一些有用的工作。

可用性/可用能源/能量

首先,我们都应该知道可用性,可用能源和火用是同一事物的不同名称。

给定系统的火用(火用)被定义为系统与环境达到平衡的过程中所得到的最大有用功(总功减去P*dV功)。火用是一种复合性质,它的价值既依赖于系统又依赖于环境。

要理解什么是(火用),我们必须先了解(火用)的一种形式的转换原理能源到另一个。

让我们以热和功为例。两者都是能量的形式。

但我们都知道功可以完全转化为热,但热不能完全转化为功。

这意味着

W→问

但是,Q→W + Q拒绝了

这里出现了高品位和低档能源的概念。

高品位能是一种完全可以转化为功的能。例如,电能、机械能等。爱尔兰法国赔率

低品位能量是不能完全转化为功的能量类型。例如,分子间能,热能等。

(火用)

可用性这个词是在低等级能源的上下文中使用的。

低等级能源的可用能量(可用性或火用),象征着该低等级能源相对于给定环境的工作潜力的量。

也就是说,可用性是指,在给定环境下,热力学系统所能做的最大有效功。

在这个能量转换过程中剩下的最低能量称为低能无力

能将热能(热)转化为功的情况

我们考虑可逆热机。

热力学中的死态

a的最大效率可逆热机,根据卡诺定理

η = 1 - (t2/ T1)

因此,可以从热机获得最大功。

W最大=问1(1 - (T2/ T1)]

从上面的方程我们可以得出两个结论。

  1. 热机所能做的最大功与其工作温度之差成正比。
  2. 低能级能量转化为高能级能量(功)时所要拒绝的低能级能量(Anergy)的量为Q1(T2/ T1)

火用与源温度的关系

让我们考虑一台热机,它可以从两个不同的热源(T1和T2)。

地点:T1> T2> T0

可用性在热力学

现在,从热机获得的可用能量(AE)同时从温度为T的热源获得热量1

AET1=问1(1 - (T0/ T1)]

现在,从热机获得的可用能量(AE)同时从温度为T的热源获得热量2

AET2=问1(1 - (T0/ T2)]

从上面的方程我们可以很容易地发现

AET1> AET2

AET1- - - - - - AET2=问1* T0[(1 / T2) - (1 - t1)]

因此,从高温源中提取热量以获得最大功总是可取的。

静止封闭热力学系统的可用性

让我们考虑一个封闭的热力学系统(如图所示)。

可用性

系统的初始状态是P1, V1T1,年代1,你1系统的最终态是P0, V0T0,年代0,你0

系统从温度为T的热源吸收热量0和产生功W。

地点:

P:压力

T:温度

V:体积

S:熵

U:内部能量

Q = Δu + w

Q = U0- U1+ w…(1)

主要的熵我们知道系统的变化

(年代0年代1) - (Q / T0)≥0

问≤T0(年代0年代1)……(2)

由式(1)(2)

W≤U1- U0+ T0(年代0年代1)

W≤(U1- T0年代1) - (U0- T0年代0), (3)

可用的能源

上图显示了一个初始体积为V的系统1和最终体积V0在压强P0

从这样一个系统获得的有用的工作将是

W有用的= w - p0(V0- - - - - - V1)……(4)

P0(V0- - - - - - V1是对环境做的功,这对我们没有用处。

W有用的≤(U1+ P0V1- T0年代1) - (U0+ P0V0- T0年代0)

W最大= (U1+ P0V1- T0年代1) - (U0+ P0V0- T0年代0)

W最大1——Ø0

地点:

U1+ P0V1- T0年代11

U0+ P0V0- T0年代00

Ø被称为可用性函数

热力学系统的死态

当一个系统达到其周围环境的平衡时,这意味着系统的可用性为零,它被称为死态。从一个处于死状态的系统中无法得到有用的工作。

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