Карно циклі

Сәлеметсіздер ме Құрметті Студенттер!

Сабақтың тақырыбы:

Қайтымды және қайтымсыз процестер. Энтропия. Термодинамиканың екінші заңы. Айнымалы үдерістер және оның ПӘК-і. Карно циклі.

Осы сабақта қол жеткізілетін оқу мақсаттары:

Идеал жылу қозғалтқышы үшін Карно циклін сипаттау.

Сабақтың мақсаты: Карно жылу қозғалтқышымен, Карно циклімен танысып, Карно циклінің ПӘК-ін сипаттау.

Сабақтың құрылымын ашу үшін бейнебаян көрсету:

Сабақ барысы

Карно, шексіз жай ағатын (үйкелістен жоғалуы) 1-2-3-4 процессті қарастырған, сол себептен жұмысшы заттар механикалық тепе-теңдікте болады. Бұдан басқа, жұмыстық денемен температура көзі Т1 арасындағы, 1-2 изотерма бойында және Т2, 3-4 бойында шексіз аздаған температура айырмашылығы бар. Сонымен, термиялық тепе-теңдік сақталады. Сондықтан, цикл, қайтымды деп саналады. Бұл циклды, Карноның идеалды циклы деп атайды.

Формуладан көрінгендей, Карноның қайтымды циклының термиялық ПӘК тек қана Т1 және Т2 жылулық көзінің температурасына бағынышты және жұмыстық дененің табиғатына байланысты болмайды. Өйткені көрсетілген формула, қатынастар негізінде идеалды газдар үшін шығарылған, термиялық ПӘК-тің жұмыстық дене табиғатына бағынышсыздығы туралы дәлелдеуін, Карноның арнаулы теоремасымен пайымдайды.

Циклдың Т1 температурасы арту кезіндегі, термиялық ПӘК ұлғайуы мүмкін немесе Т2 температурасының кемуінде, яғни Т1 - Т2 температураларының ұлғаю айырмасы кезінде өтеді.

Карно циклының мысалында көрінгендей, термиялық ПӘК 1-ге тең болуы мүкін емес. Бұған жету үшін Т1 = ∞ немесе Т2 = 0 болуы қажет, бұл практикада болуы мүмкін емес. Температура Т1 шексізге тең емес, бірақ, жылулық қозғалтқыштарында қолданылатын материалдардың жағдайы, өте шектелген, олар қазіргі кезде, баға жағдайы бойынша қызмет ету мерзімі, технологиялықты өңдеуі 850-1200K шегінен шықпайды, ал, кейбір қозғалтқыштарда металдарды жеткілікті салқындатуын 2500-3000К. Т2 температурасына қатысты, онда ол 283-300К қатарындағы орташа жылулық температурада, қолайлы салқындатқыш көзімен (су мен атмосфералық ауамен) шектелген. Тиісінше ескерту керек, ПӘК-ті арттыру үшін, Т2 температурасының шамасы маңыздырақ. Шынында, δηk/δT2 = 1/T1 ол кезде бұл δηk/δT1 = T2/T12.

Энтропия (гр. еntropіa – бұрылыс, айналу) – тұйық термодинамикалық жүйедегі өздігінен жүретін процестің өту бағытын сипаттайтын күй функциясы. Энтропияның күй функциясы екендігі термодинамиканың екінші бастамасында тұжырымдалады. Энтропия ұғымын термодинамикаға 1865 ж. Р.Клаузиус енгізген. Кез келген А және В күйлеріндегі жүйе энтропиясы мәндерінің айырымы мына формула арқылы анықталады: , мұндағы Q – жүйеге күйі шексіз аз квазистатик. болып өзгергенде берілетін жылу мөлшері, Т – жүйенің абс. темп-расы; интрегал екі күйді өзара жалғастыратын кез келген қайтымды жолмен алынады. Изотерм. процесс жағдайында: S=Q/Т. Ал кез келген қайтымды жолмен алынатын тұйық процесс үшін: . Соңғы теңдік Энтропияның dS=Q/Т түріндегі толық дифференциал болатындығының қажетті және жеткілікті шарты, ал Энтропия – күй функциясы. Энтропияның абс. мәні термодинамиканың үшінші бастамасы бойынша анықталады және ол бойынша абс. нөл темп-рада кез келген жүйенің Энтропиясы нөлге айналады. Адиабаталық оңашаланған жүйелеріндегі қайтымды процестер кезінде Энтропияның мәні тұрақты болып қалады да, қайтымсыз процестер кезінде Энтропияның мәні артады; барлық реал процестерінде Энтропияның мәні артады (Энтропияның арту заңы). Статистистикалық физикада Энтропия статист. салмақ () деп аталатын шамамен байланыстырады. Больцман принципіне сәйкес: S=kІn, мұндағы k – Больцман тұрақтысы. Сонымен Энтропия – термодинам. тепе-тендік күйдегі макроскоп. денелерге тән қасиет. Ол бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) Дж/К арқылы өрнектеледі. Энтропия ұғымы ғылымның көптеген салаларында (физика, химия, т.б.) маңызды рөл атқарады.

(W) Ширату жаттығулары: «Ықшам тақталар»

1.Циклдік процесс деп ..............._{--------------------------------------------------------------}
2.Халықаралық СИ жүйесіндегі энтропияның өлшем бірлігі ретінде........................_{---------------------------------------------------------}
3. Суытқыштың қажеттілігі............................._{----------------}
4. Жылу қозғалтқышының жұмыс істеу принципі деп:_{------------------------------------------------------------------------------------------------}

5.Ішкі энергияның механикалық энергияға айналдыратын қозғалтқыштарды _{------------------------------------------------------------------}деп аталады.

6. жылу қозғалтқыш деп_{---------------------------------------------}

7. Адиабаталық процес теңдеуі_{---------------------------------------___________________________}

8.Жылу қозғалтқышының пайдалы әсер коэффицйенті деп_{---------------------------------------}

9. Термодинамиканың 1-ші заңы:_{---------------------------------------}

10. Изотермиялық процесс:_{---------------------------------------}

Карно теоремасы:

- қайтымды Карно циклінің ПӘК-і жұмыстық дененің табиғатына және осы циклді жасайтын жүйенің құрылғысына тәуелсіз, ол тек қыздырғыш  пен салқындатқыштың  температуралары арқылы анықталады;

- қайтымсыз машиналардың ПӘК-і (қайтымсыз цикл бойынша жұмыс істейтін) қайтымды машиналардың ПӘК-не қарағанда кіші.

Жалпы бағалау

Сабақта ең жақсы өткен екі нəрсе (оқыту мен оқуға қатысты)?

1:

2:

Сабақтың бұдан да жақсы өтуіне не оң ықпал етер еді (оқыту мен оқуға қатысты)?

1:

2:

Осы сабақтың барысында мен сынып туралы немесе жекелеген оқушылардың

жетістіктері/ қиыншылықтары туралы нені анықтадым, келесі сабақтарда не нəрсеге назар аудару қажет?

Бақылау сұрақтары:

1.Циклдік процесс дегеніміз не?

2.Халықаралық СИ жүйесіндегі энтропияның өлшем бірлігі қандай?

3. Энтропия дегеніміз не?

4. Карно циклі сипаттаңыз?

Берілген сұрақтарға жауап беріп, дәптерге қысқаша лекция жазамыз!

Ұсынған әдебиеттер тізімі:

1. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. ІІ-том, Электр: Оқу құралы. Алматы: Мектеп,1977. 469б.

2. Рақым Қ. Жалпы физика курсы. Электрлік құбылыстар: Оқу құралы. Қарағанды: ҚарМТУ, 2004. 95б.

3. Фриш С.Э. Тиморева А.В. Жалпы физика курсы. ІІ-том. Электрлік және электрмагниттік құбылыстар: Оқулық. Алматы: Мектеп,1970. 532б.

4. Құлбеков М., Әлімбекова Т. Жалпы физика курсы. Электр және магнетизмі. Оқу құралы. Алматы, 1997. 141б.