FAQ

Модераторы: Ибадуллаев, strannik, motor

Re: FAQ

Сообщение Pavel » 17 июл 2009, 10:58

Ибадуллаев писал(а):Из этого следует, что теоретически для процесса превращения теплоты в работу нижним температурным пределом является величина Т2 = 273 К. В интервале температур от 0 до 273 К процесс преобразования теплоты в работу невозможен. В данном интервале температур можно осуществить только процесс преобразования работы в теплоту. Данный тезис вступает в противоречие с определением Р. Клаузиса.

Как же получают сжиженный природный газ? Газ, имеющий температуру окружающей среды, производит работу в детандере и охлаждается до температуры сжижения (что-то порядка -160С).
Pavel
 
Сообщения: 40
Зарегистрирован: 08 июл 2009, 20:16

Re: FAQ

Сообщение strannik » 17 июл 2009, 11:10

Ибадуллаев писал(а):Допустим, температура Т1 горячего источника равна 273 К, а температура холодного источника Т2 равна 0.15 К. Согласно формулировке Р. Клаузиса процесс превращения теплоты возможен и в данном интервале температур. Но это не так, ибо процесс увеличения температуры тела выше температуры окружающих тел является принудительным процессом (оно не может самопроизвольно нагреться).
Почему не так? Пусть, есть смесь вступающая в эндотермическую реакцию с Тгорения 270К. Есть холодильник, Т=0К. Газ идеальный, т.е. без квантовых фокусов и фазовых переходов вблизи абсолютного нуля. Что помешает работать обычному поршневому ДВС?

В интервале температур от 0 до 273 К процесс преобразования теплоты в работу невозможен. В данном интервале температур можно осуществить только процесс преобразования работы в теплоту. [/b] Данный тезис вступает в противоречие с определением Р. Клаузиса.
Из личной практики. Обычный ВАЗ (01,011,03,06,09...) при определенном навыке заводится (без подогрева) при температуре 230 К (-43С). Устойчиво работает при 218 К (-55С). Ниже не ездил. 220-230К попадает в интервал 0-273К. Почему невозможен?
С уважением, Евгений.
strannik
Администратор
 
Сообщения: 921
Зарегистрирован: 24 мар 2009, 10:00
Откуда: Воркута

Re: FAQ

Сообщение Пиво » 17 июл 2009, 12:05

strannik писал(а):Почему не так? Пусть, есть смесь вступающая в эндотермическую реакцию с Тгорения 270К. Есть холодильник, Т=0К. Газ идеальный, т.е. без квантовых фокусов и фазовых переходов вблизи абсолютного нуля. Что помешает работать обычному поршневому ДВС?


ну давайте представим, что есть такая установка и температура среды 270К.
Тогда получается, что температура в цилиндре равна температуре среды...
такой двигатель просто не создаст давления( в цилиндре) выше атмосферного и не сможет сдвинуть поршень. Он будет работать, если установить нагнетатель, но двигатель тогда будет обычным пневматом...
Поэтому и невозможно. Температура в цилиндре должна быть выше температуры среды.
В вашем примере с двигателем на морозе то же самое, ведь в цилиндрах у вас не 230 К.... а гораздо больше....
Пиво
 
Сообщения: 258
Зарегистрирован: 27 мар 2009, 12:29

Re: FAQ

Сообщение strannik » 17 июл 2009, 12:48

Пиво писал(а):ну давайте представим, что есть такая установка и температура среды 270К.
А почему Тсреды не может быть равным Тхолодильника? Ну, или где-то посередине?

Поэтому и невозможно. Температура в цилиндре должна быть выше температуры среды.
С движком на морозе ясно, но тогда и формулировка должна быть именно такой. Гаджи, я не цепляюсь к словам, действительно непонятно, вследствии нечетких формулировок.
С уважением, Евгений.
strannik
Администратор
 
Сообщения: 921
Зарегистрирован: 24 мар 2009, 10:00
Откуда: Воркута

Re: FAQ

Сообщение Пиво » 17 июл 2009, 12:58

strannik писал(а):А почему Тсреды не может быть равным Тхолодильника? Ну, или где-то посередине?


Может конечно!
По умолчанию и подразумевается, что температура среды - это температура холодильника.
Гаджи имеет ввиду, что температура горячего источника не может быть ниже или равна температуре окружающей среды ( холодного источника).
Он и говорит прямо, что в наших условиях, двигатель в котором температура горячего источника равна 273К (условно окружающей среде) не способен производить работу! Но, согласно формулировке Р. Клаузиса ещё как способен! а если температура холодного источника близка к 0К, то двигатель будет просто песня - КПД почти 1!
Ну вобщем нужна конкретная привязка температуры холодного источника к температуре окружающей среды, и как я понял её просто нет...
Пиво
 
Сообщения: 258
Зарегистрирован: 27 мар 2009, 12:29

Re: FAQ

Сообщение Ибадуллаев » 17 июл 2009, 14:38

Pavel писал(а):Как же получают сжиженный природный газ? Газ, имеющий температуру окружающей среды, производит работу в детандере и охлаждается до температуры сжижения (что-то порядка -160С).

Формулировка имеет целью указывать направление, в котором совершается принудительный процесс. В двигателях со сгоранием топлива процесс начинается с принудительного подвода теплоты. В холодильных установках - с принудительного подвода работы (сжатия) и отвода теплоты.
В приводимом Вами примере природный газ сначала сжимают и охлаждают, а потом дают расшириться. Т.е. в первом случае мы имеем прямой процесс, а во втором случае обратный процесс.
strannik писал(а):Из личной практики. Обычный ВАЗ (01,011,03,06,09...) при определенном навыке заводится (без подогрева) при температуре 230 К (-43С). Устойчиво работает при 218 К (-55С). Ниже не ездил. 220-230К попадает в интервал 0-273К. Почему невозможен?

Евгений, а ты пробовал завести при -55С и тут же поехать? Обоснование в виде формул и расчетов я отнес в книге в раздел теории рабочих процессов и занимает много места. А коротко: Величиной Та для реального двигателя необходимо принимать температуру охлаждающей жидкости прогретого двигателя. Если стенки цилиндра, поршень и пр. имеют более низкую температуру (допустим, те же -55С) разница температур (350- 218) приобретает отрицательное значение и уменьшает мощность.
Хотя при запуске двигателя температура стенок низкая, но при горении температура газов увеличивается до высоких температур (допустим, 1800-1900 С), поэтому двигатель работает.
strannik писал(а):Почему не так? Пусть, есть смесь вступающая в эндотермическую реакцию с Тгорения 270К. Есть холодильник, Т=0К. Газ идеальный, т.е. без квантовых фокусов и фазовых переходов вблизи абсолютного нуля. Что помешает работать обычному поршневому ДВС?

В виде абстракции можно рассмотреть любую гипотезу. Но при переводе абстрации в конкретику мы должны уходить от фантастики к реальности. Холодный источник должен получать теплоту от стенок цилиндра. Для этого стенки цилиндра должны иметь более высокую температуру, чем холодный источник. Если не обеспечить этого условия, газ не расширится, а напрямую отдаст теплоту в стенки цилиндра. Т.е. там, где есть условия для совершения естесственного процесса, принудительный процесс невозможен.
strannik писал(а): Гаджи, я не цепляюсь к словам, действительно непонятно, вследствии нечетких формулировок.

Если задача ясна, стараюсь ее решить. После того как найдено решение, думаю как сформулировать. Стараюсь уложиться в рамки тех представлений и терминов, которые есть, а то совсем забодали. Из тех определений, которые ты привел, наиболее полно суть второго начала выражает определение М.Планка (п.5). Но оно не дает представления о направлении процесса. Мне кажется, мое определение устраняет данный недостаток.
С уважением Гаджи.
Ибадуллаев
Администратор
 
Сообщения: 1416
Зарегистрирован: 15 июн 2009, 18:46

Re: FAQ

Сообщение Pavel » 17 июл 2009, 15:01

Вы имеете в виду циклический процесс?
Давайте представим себе цилиндр с поршнем, в который мы впрыснем жидкость с низкой температурой кипения (жидкий азот, например) в точке ВМТ. Получая тепло от стенок цилиндра и др, газ расширится и совершит работу, при Т1=Токр, пусть даже -40С. Т.е., можно совершить превращение теплоты в работу и при отрицательной температуре. Принудительным может быть выпуск газообразного азота, за счет энергии, накопленной в маховике, например.
Если рассматривать весь процесс, например, каким способом мы получили жидкий азот - возможно, с помощью компрессора, приводимого дизелем - тогда температура нагревателя и холодильника много выше Токр. Но мы ведь не вникаем, как получается нефть для ДВС - нам это не важно (для данного вопроса).
Pavel
 
Сообщения: 40
Зарегистрирован: 08 июл 2009, 20:16

Re: FAQ

Сообщение Ибадуллаев » 17 июл 2009, 15:52

Pavel писал(а): Но мы ведь не вникаем, как получается нефть для ДВС - нам это не важно (для данного вопроса).

Я почему стараюсь вместо "самопроизвольных" писать "естественные" процессы. Второй термин более соответствует термину "природные". Т.е. процессы протекают в соответствии с особенностями, которые установила природа. Поэтому при анализе процессов и циклов нас не интересует каким образом получается нефть, дрова, уголь и пр. Но при этом мы учитываем, что данные вещества при сгорании способны обеспечить нагревание рабочего тела выше температуры окружающей среды. А дальше все просто: интервал температур и т.д. Если бы существовало природное вещество способное в результате сгорания уменьшить температуру азота ниже температуры окружающей среды, то можно было бы подумать, как такое вещество и создаваемую им разницу температур использовать. Но мы заведомо знаем, что если температура какого-то тела оказалась ниже температуры окружающей среды, значит оно подверглось принудительному процессу. А если так, то учет расхода теплоты должен начинаться с тепловой машины (дизеля) который произвел работу, холодильника, который совершил принудительный процесс охлаждения и т.д.
С уважением Гаджи.
Ибадуллаев
Администратор
 
Сообщения: 1416
Зарегистрирован: 15 июн 2009, 18:46

Re: FAQ

Сообщение Pavel » 17 июл 2009, 18:29

А если температура окр среды меняется? Суточный перепад, например, 10-15С. Газ в поршне будет способен совершить некоторую работу и при минусовых температурах. Вроде бы, такой эффект где-то даже применяется - для подъема створок теплицы, например, когда днем потеплеет, ночью - закроется.
Pavel
 
Сообщения: 40
Зарегистрирован: 08 июл 2009, 20:16

Re: FAQ

Сообщение Ибадуллаев » 17 июл 2009, 19:36

Pavel писал(а):А если температура окр среды меняется?

Когда рассматриваем процессы идеального газа, циклы тепловых машин и термодинамические системы, в которых они протекают, мы принимаем ряд ограничений (допущений), которые не могут соответствовать конкретным процессам. В частности, считается, что окружающая среда находится в состянии термического равновесия и в разных ее частях не может быть перепада температур. Разумеется эта условность далеко не соответствует раельному положению дел, но без этой условности анализировать идеальные процессы невозможно.
По этой причине полагаю, что при анализе таких процессов температура окружающей среды Та должна приниматься равной величине 273К, как некоей теоретической границе определяющей направление протекания прямых и обратных процессов.
В ДВС тепловыделение происходит внутри цилиндра, соответственно при расчетах величина Та там имеет другое значение. При этом это уже не та темпетатура окружающей среды, о которой говорилось выше, а температура холодного источника. Для устранения путаницы в этом случае мы считаем, что температуры холодного источника и окружающей среды равны 350 К.
Что касается примеров конкретных условий, то теоретически при наличии разности температур работу всегда можно извлечь. Но в этом случае мы оставляем все принятые выше допущения в стороне и рассматриваем конкретный пример. Допустим, подо льдом (температура 273К) размещен теплообменник (горячий источник), а надо льдом (200К) размещен холодный источник. Допустим конкретный двигатель имеет механический КПД равный 1 и он работает. Остается решить вопрос, какую часть теплоты в заданном интервале температур двигатель согласно второму началу термодинамики может преобразовать в работу, а какую часть в виде теплоты компенсации должен отдать холодному источнику? Этот вопрос опять решается величиной 273К, но это уже лежит за пределами тех вопросов, которые мы сейчас рассматриваем.
С уважением Гаджи.
Ибадуллаев
Администратор
 
Сообщения: 1416
Зарегистрирован: 15 июн 2009, 18:46

Пред.След.

Вернуться в Справочный раздел

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron