Патент на новый водонагреватель

Энтропия диффузионного перемешивания

С учётом баланса внутренней энергии и адиабатичности процесса перешивания будут справедливы соотношения:

Тогда энтропию перемешивания можно представить в виде:

ΔSp_{1 2} = (m_a + m_b) [s₂ – s_b + γ(s_b – s_a)]

Выразите её окончательно через величины давления и температуры, используя известные вам из курса уравнения для идеального газа, исключив алгебраически из конечного соотношения температуру Т₂. Подробно поясните используемые преобразования и уравнения.

Намного ли измениться полученное уравнение в случае диффузионного перемешивания двух идеальных несжимаемых жидкостей (с = с_р = с_v, β = 0).

1) Вычислите тогда энтропию адиабатического диффузионного распределения 3,00 г жидких сливок температурой 10°C в 200 г горячего жидкого кофе при 80°C, приближенно считая, что кофе и сливки, имеют теплоёмкость чистой воды.

2)Пересчитайте пример, если за среднюю удельную теплоемкость смеси кофе и сливки принять близкую к реальной 3856 Дж / (кг К) вместо теплоёмкости чистой воды.

3)Постройте в Маткад зависимость удельного прироста энтропии перемешивания ΔSp₁₂/ (m_a + m_b) от γ (0 ≤ γ ≤ 1) при фиксированных величинах c, T_a, and T_b. При каком γ будет наблюдаться максимум?

Патент на новый водонагреватель

Изобретатель хочет запатентовать новый отечественный водонагреватель. утверждая, что изобрёл процесс, который нагревает воду от 15°C до 50°C используя только 100 Вт электрической энергии. Оцените обоснованность заявления изобретателя и решите вопрос о возможности выдачи ему такого патента?

Если водонагреватель при выходе на стационарный режим работы представляет открытую проточную систему, работающую в изотермических условиях, то для неё можно использовать балансовое уравнение для скорости изменения энтропии:

1) Если в результате скорость производства энтропии Sp получиться положительной, то претензии изобретателя по крайней мере не противоречат второму закону термодинамики. Если же она получиться отрицательной, то можно сказать без обиняков, что этого невозможно достичь. Можно ли было бы ответить на заявку, используя только заявленные температурные параметры работы такого нагревателя? Положите, а) что вся электрическая энергия аккумулируется водой в тепловую и б) температура на границе теплообмена совпадает с температурой окружающей среды, или 20°C. Каков будет ваш ответ - подтвердите его вычислениями?

2) Предположим, что у изобретателя в патентной заявке стояло бы1000 Вт вместо 100W и на границе теплообмена температура 150°C вместо 20°C. Каким бы должен быть тогда расход воды и скорость производства энтропии Sp в этих условиях? Достаточна ли будет такая скорость нагретой воды для практических нужд?

3) Допустим мощность нагревателя 10,0 кВт, а его пограничная температура 150°C, расход воды 0,500 кг/с. Какова тогда будет температура воды на выходе и скорость производства энтропии, вызванной работой устройства?

4) И всё-таки если бы изобретатель захотел бы правильно спроектировать такой нагреватель, чтобы вода нагревалась от 15°C до 50°C при практичной скорости нагретой воды в 0,500 кг/с, то какой тогда бы должна быть его мощность и «энтропийный расход»?