Curs Termotehnica (9)

8/16/2019 Curs Termotehnica (9)

1/14

TERMOTEHNICACURS 10


2/14

Principiul al II-lea al

termodinamiciiPresupunand in mod implicit ca se face abstractie atat defrecari cat si de neliniaritatea proprietatilor , ipoteza diferenteiinfinitezimale permite considerarea tuturor transformarilor ca

fiind

transformari

reversibile si in consecinta intreg ciclul estereversibil si poate fi parcurs in sens invers.

Ciclul Carnot direct, parcurs in sens orar, modeleaza procesele

din

masinile

termice

motoare.


3/14


termodinamicii

Ciclul Carnot invers, parcurs insens anti-orar, modeleazaprocesele din masinile termicegeneratoare.

Presupunad ca avem doua masiniin contact cu aceleasi surse decaldura, se va obtine ciclul din

figura, unde se fac urmatoareleconsideratii:

T I = T SC + dT

T II = T SR - dT


4/14


termodinamicii

4114 L L

3443 QQ

3443 L L

Masinile generatoare pot fi instalatii frigorifice sau pompe decaldura si ar functiona parcurgand urmatoarele transformari:

1-4 Transformare adiabatica: agentul frigorific se destindeadiabatic intr-un detentor efectuand lucrul mecanic

4-3 Transformare izoterma: agentul frigorific se destindeizoterm la temperatura T=T II =const . preluand caldura de la

sursa rece pe masura ce efectueaza lucrul mecanic


5/14


termodinamicii

3-2 Transformare adiabatica: agentul frigorific estecomprimat cu un consum de lucru mecanic L32 = -L23 .

2-1 Transformare izoterma: agentul frigorific estecomprimat izoterm la T=T I =T SC +dT=cons., cedand calduraQ21 = -Q12 sursei calde pe masura ce se consuma lucrulmecanic L21 = -L12 .

Se observa ca diferentele de temperatura se considera dedata aceasta cu semne schimbate si acest lucru este posibilnumai pentru ca acestea sunt cantitati infinitezimale.


6/14


termodinamiciiEficienta frigorifica

Pentru instalatii frigorifice se introduce caindicator de performanta energetica eficientafrigorifica ca fiind efectul util raportat laenergia consumata respectiv caldura

absorbita de la sursa rece raportata la lucrulmecanic consumat pe ciclu:

111

21

2

3412

3434

cc

f T T

T

qq

q

l

q


7/14


termodinamicii

Eficienta pompelor de caldura

Similar pentru pompele de caldura, eficienta estedefinita prin caldura transferata sursei calderaportata la lucrul mecanic pe ciclu:

11

21

1

3412

1212

cc

pT T

T qq

ql q


8/14


termodinamicii Un astfel de model este un model idealizat care

permite estimarea conditiilor in care se poate obtine oeficienta maxima pentru o masina motoare.

Acest lucru permite sa se identifice directiile decercetare pentru cresterea randamentului motoarelorreale.

Din punct de vedere conceptual, importanta cicluluiCarnot este imensa pentru ca asigura fundamentulteoretic pentru directionarea cercetarilor.


9/14


termodinamiciiReversibilitatea proceselor termodinamice oarecare

Urmarind constructia relativ sofisticata a modelului de ciclu Carnot,apare fireasca intebarea daca un astfel de model poate sa fieextrapolat si la alte procese.

Se considera un procestermodinamic ciclic reversibiloarecare reprezentat ca in figura.

Se traseaza peste aceasta

diagrama o familie de adiabateinfinit invecinate. Intre douaadiabate invecinate se ajusteazasegmentele de curba cecorespund ciclului termodinamiccu doua segmente de izoterme.


10/14


termodinamicii

Se observa ca orice proces ciclic poate ficonsiderat ca o suma infinita de cicluri Carnot, cu

conditia de a fi in contact cu un numar infinit desurse de caldura.

In consecinta, concluziile obtinute pe baza analizei

ciclului Carnot pot fi extrapolate la orice masinacare functioneaza dupa un ciclu reversibil.


11/14


termodinamiciiEnunuturi echivalente ale Principiului al II-lea al termodinamicii

Ideile lui Carnot au fost circulate intr-un cerc foarte restrans depersoane si probabil ca ar fi fost uitate daca nu ar fi fost

continuate de Benoit Paul Émile Clapeyron intre 1830 si 1840.

Specialistii in istoria stiintei, considera ca desi initiata princontributiile lui Carnot, formularea Principiului al II-lea a fostrealizata de Rudolph Clausius si William Thomson (Lord Kelvin),folosind diferite exemple, intre 1850-51.

Ulterior, o larga pleiada de savanti au contribuit la clarificarea sistructurarea in forma actuala.

Chiar si in prezent sunt cercetatori care lucreaza in clarificareaaspectelor de aplicare a Principiului al II-lea in domenii cum ar fitehnologia informatica, biologia sau procesele la scara micro si

nano.


12/14


termodinamiciiFormularile de referinta ale Principiului al II-lea:

Enuntul lui Max Planck: „este imposibil sa serealizeze o masina termica care sa lucreze un ciclu

intreg producand nici un alt efect decat al ridicarii

unei greutati si racirii unei surse de caldura, fiind in

contact cu o singura sursa de caldura”.


13/14


termodinamicii Enuntul lui William Thomson (Lord Kelvin): „este

imposibil ca prin actiuni materiale neinsufletite sa se

obtina efecte mecanice din orice portiune de materie

prin racirea sa sub temperatura celei mai reci dinobiectele inconjuratoare”.

„Perpetuum mobile de speta I” – o masina termicacare ar produce la nesfasit lucru mecanic fara aconsuma caldura de la nici o sursa;


14/14


termodinamicii „Perpetuum mobile de speta a II-a” – o masina

termica care ar produce lucru mecanic la nesfarsitconsumand caldura doar de la o singura sursa.

Pe baza acestei clasificari enunturile celor douaPrincipii in forma urmatoare:

Principiul I: „este imposibil sa se realizeze un

perpetuum mobile de speta I ”.

Principiul II: „este imposibil sa se realizeze un perpetuum mobile de speta a II-a”.

Curs Termotehnica (9)

Documents

Transcript of Curs Termotehnica (9)