Wykład 9 6.11 Mikroskopowa interpretacja entropii 6.12 Inne cykle termodynamiczne 6.12.1 Idealny silnik tłokowy 6.12.2 Chłodziarka 6.12.3 Cykl Otto 6.12.4 Cykl Diesla 6.12.5 Silnik odrzutowy Reinhard Kulessa

6.11 Mikroskopowa interpretacja entropii Przy rozważaniu zjawisk mikroskopowych stwierdziliśmy, że istnieje charakterystyczna funkcja stanu, która zachowuje się tak jak makroskopowa entropia. Stwierdziliśmy też, że w izolowanym układzie cząstki dążą do rozkładu najbardziej prawdopodobnego, z pośród wszystkich możliwych stanów energetycznych. Pokazaliśmy również, że odstępstwa parametrów cząstek od tych dla stanu najbardziej prawdopodobnego są mało prawdopodobne. Jest to równoważne stwierdzeniu, że entropia układu izolowanego dąży do swojej maksymalnej wartości i jest wysoce mało prawdopodobne, by zmniejszyła swą wartość, osiągnąwszy ją. Mikroskopowa definicja entropii zawiera więc tą samą informację co równanie (6.17) (Sizol ≥ 0), z wyjątkiem tego, że zasada Reinhard Kulessa

wzrostu entropii staje się zachowaniem najbardziej prawdopodobnym. Innym następstwem tego jest fakt, że II zasada termodynamiki staje się stwierdzeniem tego, co najprawdopodobniej się zdarzy. 6.12 Inne cykle termodynamiczne 6.12.1 Idealny silnik tłokowy tłok Cylinder Wlot pary Reinhard Kulessa

Cykl maszyny parowej wygląda następująco: p 2 p1 3 Kolejne etapy zamkniętego cyklu są następujące: p1 3 1 Tłok spoczywa, para dostaje się z kotła do cylindra, wzrasta ciśnienie. Tłok porusza się, para dopływa, ciśnienie stałe, objętość wzrasta. Dostęp pary zamknięty, adiabatyczne rozprężania 1 4 p0 5 V0 V1 V2 V Otwarcie cylindra do chłodnicy, szybki spadek ciśnienia, stała objętość. Usuwanie resztek pary, stałe ciśnienie, objętość maleje. Praca wykonywana jest na odcinkach 2,3 i 5. Przyjmuje ona następujące wartości.; Reinhard Kulessa

Całkowita praca jest równa sumie tych przyczynków. 6.12.2 Chłodziarka Znając cykl Carnota możemy zdefiniować chłodziarkę, czyli urządzenie pracujące cyklicznie i przenoszące ciepło ze zbiornika o niższej temperaturze, do zbiornika o wyższej temperaturze. Wydajność chłodziarki: (6.30) Reinhard Kulessa

T2 T2 Q2 Q2 W W ® ® T2 > T1 Q1 Q1 T1 T1 (6.31) Reinhard Kulessa

Chłodziarkę możemy również zastosować do ogrzewania ciepłem Q1 zbiornika kosztem chłodnicy. Wtedy mamy do czynienia z tzw. pompą cieplną . Wydajność pompy cieplnej opartej na cyklu Carnota jest następująca; (6.32) Reinhard Kulessa

Cykl Otto jest to cykl pracujący pomiędzy dwoma adiabatami i dwoma izochorami. p 3 T 3 Q1 V=const Q1 S=const 4 2 4 2 Q2 S=const V=const Q2 1 1 V S V2 V1 (6.33) Reinhard Kulessa

Zobacz animacje Reinhard Kulessa

Reinhard Kulessa

Cykl Diesel’a jest to cykl pracy silnika pracującego pomiędzy 6.12.4 Cykl Diesla Cykl Diesel’a jest to cykl pracy silnika pracującego pomiędzy dwoma adiabatami, oraz izochorą i izobarą. p Q1 T 3 3 2 Q1 p=const 4 2 4 Q2 p=const Q2 1 1 V S V2 V3 V1 Reinhard Kulessa

Wobec powyższego możemy dla obserwowanego procesu cyklicznego napisać: Ciepło Q1 dostarczane w przemianie izobarycznej 2-3, a ciepło Q2 oddawane w przemianie izochorycznej 4-1 zgodnie z równaniami; Wobec powyższego możemy dla obserwowanego procesu cyklicznego napisać: Wydajność cyklu Diesla wyraża się następująco: Reinhard Kulessa

Wykorzystując równanie gazu doskonałego, oraz równanie adiabaty dla przemian 1-2 i 3-4, otrzymujemy na wydajność wyrażenie: (6.34) . Reinhard Kulessa

6.12.5 Silnik odrzutowy paliwo Gazy spalinowe powietrze 1 2 3 4 spalanie Gazy spalinowe powietrze 1 2 3 4 Reinhard Kulessa

Na odcinku 1-2 następuje zwolnienie prędkości powietrza, wzrasta ciśnienie, Na odcinku 2-3 następuje spalanie pod stałym ciśnieniem, W punkcie 4 następuje rozprężanie, przy czym prędkość na wylocie jest większa niż na wlocie. Cykl pracy silnika odrzutowego nie jest zamknięty i wygląda następująco; T 3 2 4 1 S Reinhard Kulessa