ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Степени свободы системы из "Курс химической термодинамики" Большое значение имеют системы с двумя степенями свободы. Такая система дает возможность превращать один вид энергии в другой. [c.11] Техническая термодинамика имеет дело главным образом с анализом процессов, связанных с работой тепловых машин, осуществляющих взаимные превращения теплоты и механической работы. Термодинамическая система, пригодная для этих целей, должна иметь, очевидно, две степени свободы тепловую и механическую и может быть названа термомеханической. [c.11] В качестве таких систем применяются газообразные вещества, которые, обладая тепловой степенью свободы, способны, в отличие от жидких и твердых тел, подвергаться также и существенной объемной деформации и, следовательно, обмениваться значительным количеством механической работы с другими телами. [c.11] Практическое значение системы с двумя степенями свободы рассмотрим на следующем примере (рис. 1). Предположим, что в окружающей среде имеются два твердых тела Л и 5. Допустим, для конкретности, что температура тела А выше, чем тела В. [c.11] Это значит, что при необходимости тело А может передать часть своей внутренней энергии в форме теплоты телу В. Проблема состоит в том, чтобы превратить часть внутренней энергии тела А в потенциальную энергию тела В, т. е. увеличить потенциальную энергию тела В за счет уменьшения внутренней энергии тела А. Тела А и В, будучи твердыми, имеют практически только одну степень свободы — тепловую, и поэтому контакт между телами приведет только к передаче энергии от тела А к телу В в форме теплоты, в то время как изменение потенциальной энергии тела В требует его перемещения, т. е. совершения над ним механической работы. [c.11] Очевидно, для решения этой проблемы необходим посредник между телами, который мог бы, взяв часть внутренней энергии от тела А в форме теплоты, передать ее телу В в форме механической работы. Таким посредником может быть термомеханическая система, оформленная в виде цилиндра, заполненного газом и закрытого поршнем. [c.11] Зависимость числа степеней свободы от условий, в которых находится система, можно показать на примере газа, который обычно не имеет электромагнитной степени свободы. Однако в условиях достаточно высоких температур (в состоянии плазмы) газ приобретает электромагнитную степень свободы и может быть использован в качестве рабочего тела в системах, преобразующих тепловую и механическую энергию в электрическую (МГД — генераторы). [c.12] Сложную термомеханическую систему, т. е. систему, внутри которой происходят фазовые или химические превращения, можно рассматривать как состоящую из ряда подсистем (отдельные химические вещества или фазы), каждая из которых имеет три степени свободы тепловую, механическую и химическую. [c.12] Вернуться к основной статье