Repetitor.Biniko.com
   Образовательный портал


Бесплатный каталог репетиторов
Новости   Профессии   Блоги
Вопросы и ответы   Форум
On-line тестирование






 
Главная
Поиск
Новости
Статьи
Профессии
ЕГЭ - Россия
ВНТ - Украина
ЕНТ - Казахстан
ЦТ - Беларусь
Блоги
Репетиторы
Вопросы и ответы
On-line тестирование
Форум

 




Регистрация:

  Учителя
  Учащиеся
Логин:    Пароль:   


Блоги

Категория: Физика

39. Принцип динамического отопления

39. Принцип динамического отопления



1. Применим неравенство Клаузиуса к проблеме отопления помещений. При обычных способах отопления тепло, получающееся в топке от сгорания топлива, непосредственно поступает в отапливаемое помещение. Значительная доля тепла, уносимая нагретыми газами, бесполезно расходуется на обогревание окружающей атмосферы. Имеются и другие потери тепла. Но мы отвлечемся от них и будем иметь в виду идеальную отопительную систему, когда все тепло, полученное в топке, поступает на обогревание помещения. Вильям Томсон предложил другую схему отопления, названную динамическим отоплением. Теоретически этот способ отопления более выгоден, чем обычный. Хотя динамическое отопление по техническим причинам и не получило практического осуществления, разбор его принципа представляет интерес как любопытный пример применения законов термодинамики. Кроме того, не исключено, что по мере дальнейшей централизации отопления идея динамического отопления найдет и практическое воплощение.

2. При динамическом отоплении только часть тепла, получаемого в топке, поступает в обогреваемое помещение. Остальная часть затрачивается на работу, производимую тепловой машиной (двигателем). Нагревателем в двигателе служит топка, а холодильником — отапливаемое помещение. Эта работа используется для приведения в действие холодильной машины, включенной между окру-жающей средой и помещением. Холодильная машина отбирает тепло от окру-жающей среды и передает его помещению.

Таким образом, помещение получает тепло и от горячей топки и от холодной окружающей среды. Общее количество тепла может превзойти тепло, полученное от топки при обычном способе отопления. В этом и состоит выгода динамического способа отопления.

Пусть Тх, Тг., Т3 — температуры топки, отапливаемого помещения и окру-жающей среды соответственно. Пусть топка отдала двигателю тепло Qt. Из этого тепла часть Q2 поступила на отопление помещения. Двигатель произвел работу А = Qx — Q2. Холодильная машина отобрала тепло Q3 от окружающей среды, передала помещению тепло 0£. На это затрачена работа А = Q — 03. Если обе машины — идеальные, то вся работа двигателя тратится на приведение в действие холодильной машины. В этом идеальном случае А = А, т. е. Qj — Q2 = Qi — Qs-В реальных машинах есть потери на трение и прочие потери. В этом случае А > Л, т. е. Qx — Q2 Qi — Q3- Таким образом, всегда Qx —
Двигатель и холодильную машину вместе можно рассматривать как одну термодинамическую систему, совершившую круговой процесс. В этом круговом процессе система получила:

тепло Qx от топки прн температуре 7;

тепло — (Q-. + Qj) от помещения при температуре 7V;

тепло Q3 от окружающей среды при температуре Ts.

На основании неравенства Клаузиуса

Qi_ _ Qa+QS , Qs





з



(





т.



Принимая во внимание, что Tt > Т2 > Т3, отсюда находим

I _ 1 Т3 У,

1







(39.1)





Величина q — Q2--Q. есть тепло, поступающее в отапливаемое помещение. В идеальном случае, когда все процессы квазистатические,





<7=-



_1_

Т3

1

т3



1



То





(39.2)







рис. 29 представлена зависимость величины q Qx от температуры помещения Т.2 при фиксированных температурах нагревателя 7 и холодильника Т2. Если процессы — не квазистатические, то тепло, полученное помещением, будет мень-ше. Однако и в этом случае можно осуществить такие условия, что q будет больше Qlt так как на коэффициенты полезного действия тепловых машин теоретически не наложено никаких ограничений, помимо ограничения, накладываемого второй теоремой Карно.

3. Динамическое отопление может служить примером процесса, в котором тепло от более холодного тела (окружающая среда) переходит к более теплому телу (отапливаемому помещению). Однако такой процесс не противоречит посту-лату Клаузиуса, так как он сопровождается компенсацией. Компенсация состоит в том, что одновременно тепло переходит от более нагретого тела (топка) к менее нагретому (помещению).

То обстоятельство, что при динамическом способе отопления отапливаемое помещение может получить больше тепла, чем тепло, развивающееся в топке, на первый взгляд кажется парадоксальным. Однако в основе такого парадокса лежит представление теории теплорода, которое мы интуитивно применяем, быть может, помимо своей воли. В действительности никакого общего закона сохра-нения количества тепла не существует, а потому для существования рассматри-ваемого парадокса нет никаких оснований. Поучительно, однако, посмотреть на принцип динамического отопления с точки зрения представления об обесценивании тепловой энергии в естественных необратимых процессах, о котором говорилось в § 37. При обычном способе отопления тепло от топки Qx при температуре 7 переходит к помещению в виде такого же количества тепла, но при более низкой температуре То. Это есть процесс качественного обесценивания тепла. При динамическом отоплении, и в этом его преимущество, в идеальном случае, когда все процессы квазиетатические, такого обесценивания тепла нет. На всех стадиях процесса энергия сохраняется не только количественно, но и качественно. Так, тепло Qj при температуре Тг эквивалентно количественно и качественно меньшему количеству тепла при температуре Тг и запасенной работе А. Точно так же, тепло Qs, заимствованное от холодильника при температуре Ts, полностью эквивалентно сумме меньшего количества тепла Q2 при температуре помещения Tt и запаса работы А. Первый принцип термодинамики требует выполнения равенства Q:i — Q = А, но он не накладывав! никаких ограничений на величину Q,. Ограничения накладываются вторым началом, которое в случае квазистатических процессов требует



Уз п

и следовательно,



Когда Т2 -> Т3, Q„ -> оо.



Автор: Диков Александр Дата: 2010-05-17 00:59:55 Просмотров: 1372


Комментарии отсутствуют


 

Добавить комментарий:


Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

 

    Репетиторы, математика, русский язык, физика, сдать ЕГЭ, ЕГЭ 2012, тестирование ЕГЭ, ответы по ЕГЭ, репетитор, карта сайта,


    Все права защищены и принадлежат авторам размещающих материалы на сайте. Данный сайт ни какой ответственности за размещенный материал не несет. Копирование материалов возможна только с указанием URL ссылки на исходный материал.