Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

_________________________________________________Drugi glavni zakon termodinamike
zrak, voda). Temperature niže od temperature okoline nije moguće postići bez
prethodnog utroška energije. Kako je okolina toplinski spremnik ogromnog
kapaciteta, dozvoljeno je pretpostaviti da se tlak ( p 0 ) i temperatura T 0 okoline
praktički ne mijenjaju pri raznim mehaničkim, kemijskim i drugim tehničkim
procesima.
Zadatak se pojednostavnjuje pa moramo imati samo još jedan toplinski
spremnik da bismo dobili rad koji se po temperaturi ili tlaku ili inače razlikuje
od okoline. Kao drugi toplinski spremnik, koji je potreban za dobivanje rada,
moći ćemo uvijek uzeti okolinu. Iz ta dva toplinska spremnika možemo rad
dobivati tako dugo dok između njih postoji neravnoteža. Budući da je stanje
okoline neovisno o tijeku pojedinih tehničkih procesa, rad će se moći vršiti tako
dugo dok se tlak i temperatura odabranog spremnika ne izjednače s tlakom i
temperaturom okoline. Samo se pod tim uvjetom može iskoristiti čitava radna
sposobnost davatelja rada, tj. dobiti najveći rad. Prošireni sustav (davatelj rada i
okolina) možemo smatrati zatvorenim, izoliranim sustavom kojemu izvana niti
dovodimo niti odvodimo energiju bilo kojeg oblika. Stoga je Q = 0.
Ako s U’ i U’’ označimo sveukupnu unutarnju energiju proširenog sustava
na početku i na kraju provedene promjene stanja, prema I. glavnom zakonu
slijedi
U’’ – U’ + W = Q = 0
W = U’ – U’’
Unutarnja energija sveukupnog sustava na početku i na kraju procesa sastoji se
od unutarnje energije okoline i unutarnje energije davatelja rada, tj.
U ' = U + U
1
2
01
U ''
= U + U .
Prema tome je
W = U'
−U
''
= U1
−U
2 + U 01 −U
02 .
Pri promjeni stanja povećat će se volumen davatelja rada od V1
na V2
.
Pri tome se okolni zrak, uz stalan atmosferski tlak p 0 , mora potisnuti za volumen
( V2 −V 1 ), a za to je potreban rad
W
02
( V − )
0 = p0
⋅ 2 V1
141