Facultatea de Fizică
Universitatea "Al.I.Cuza" Iaşi
|
| Titlu: Analiza in timp finit a ciclurilor termodinamice |
| Autori: Mihaela Toma1, Cristian Baban1 |
| Afiliere: 1Facultatea de Fizică, Universitatea "Al. I. Cuza", Iaşi, Romania |
| Abstract: Încă de la începuturile termodinamicii ca ştiinţă, unul din subiectele principale l-a constituit găsirea unei limite a eficienţei cu care se poate desfăşura un proces natural. Un rezultat foarte important al termodinamicii clasice este acela că lucrul mecanic efectuat, în anumite condiţii date într-un proces, este maxim atunci când efectuăm procesul în condiţii reversible. Randamentul ciclului Carnot reversibil ne oferă limita superioară a eficienţei pentru toate maşinile ciclice care operează între aceleaşi limite de temperautură. Analiza uzuală a ciclurilor termodinamice se face prin considerarea transformărilor implicate ca fiind reversibile. Utilizarea proceselor reversibile pentru evaluarea performanţei maşinilor termice este însă contradictorie, deoarece acestea trebuiesc efectuate „infinit” de încet, adică mult mai lent decât procesul de relaxare corespunzător. Ori în aceste condiţii puterea furnizată (lucrul mecanic efectuat în unitatea de timp) de o astfel de maşină este egală cu zero. O altă abordare a acestei probleme este aceea de a opera cu procese care au loc într-un interval de timp arbitrar dar fixat. În special procesele de schimb de căldură necesită o astfel de analiză, deoarece procesele adiabatice pot fi considerate reversibile cu suficientă acurateţe dacă ţinem cont că în acest caz procesele de relaxare sunt foarte scurte. Pentru ca procesele de schimb de căldură să se desfăşoare rapid este nevoie de gradienţi de temperatură mari ceea ce implică de fapt ireversibilitatea procesului. În această lucrare sunt prezentate o serie de aspecte legate de analiza termodinamică în timp finit a ciclurilor de operare a maşinilor termice. Pornind de la un set de condiţii, se determină intervalul de timp optim în care trebuiesc efectuate procesele de schimb de căldură, pentru pentru a maximiza puterea furnizată sau oricare alt parametru ales pentru a caracteriza eficienţa. O astfel de analiză poate fi efectuată, mai general, în cadrul termodinamicii proceselor ireversibile în aproximaţia liniară [1,2]. [1] C. Van den Broeck,Thermodynamic Efficiency at Maximum Power, Phys. Rev. Lett.,95,190602 (2005) [2] Y. Izumida, K. Okuda, Onsager coefficients of a finite-time Carnot cycle, Phys. Rev. E 80, 021121 (2009) |
Download link:
|
|
|
