Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

_________________________________________________Drugi glavni zakon termodinamike
radne sposobnosti davatelja rada njegovo stanje, dakle, treba izjednačiti (uravnotežiti)
sa stanjem okoline tako da postane
i
p 2 = p 0
T 2 = T 0 .
Slijedi da je maksimalni mogući rad nekog davatelja rada pri zadanom stanju
okoline ovisan samo o početnom stanju davatelja rada time i o fizikalno-kemijskim
svojstvima davatelja rada, npr. toplinskom kapacitetu i sl. Slijedi da za
dobivanje maksimalnog rada mora davatelj rada povrativim načinom prijeći u
stanje koje je u ravnoteži s okolinom. Prikazana jednadžba za maksimalan rad
predstavlja izraz u najopćenitijem obliku. To znači da ovaj izraz vrijedi za sve
povrative procese, bez obzira na vrstu radnog tijela. Za stvarne, tj. nepovrative
procese rad je uvijek manji od maksimalnog.
4.5.1. Maksimalan rad nekih tipičnih povrativih procesa
Pretpostavimo da je davatelj rada idealan plin, odnosno neki stvarni plin
(zrak, vrući produkti sagorijevanja itd.), koji je po svojim svojstvima vrlo blizak
idealnom plinu pa se na njega mogu primijeniti zakoni idealnog plina i izrazi
koje smo za povrative promjene stanja idealnih plinova dobili na temelju I. i II.
zakona termodinamike. Razmotrit ćemo nekoliko primjera.
4.5.1.1. Maksimalan rad zraka stlačenog u rezervoaru
Razmotrit ćemo koliki maksimalni rad može izvršiti zrak, stlačen u nekom
rezervoaru volumena V1
, a pod tlakom p1
(viši tlak od atmosferskog), ako
mu je temperatura jednaka temperaturi okolnog zraka, ( T 1 = T 0 ). Zadatak, kako
se vidi, sastoji se u tome da se pomoću nekog uređaja (ili ako bi dno rezervoara
bilo pokretno) omogući širenje stlačenog zraka pri T 1 = T 0 = konst. do tlaka
okoline p 0 (v. dijagram). Ovakav proces je tipičan povrativ proces jer se odigrava
pri razlici temperatura stlačenog zraka (davatelja rada) i okoline jednakoj nuli
( T 1 = T0
) pa će i rad koji se tim procesom ostvari biti maksimalan.
143