ЦИКЛ КАРНО

Рассмотрим предложенный С. Карно круговой процесс (цикл Карно), состоящий из двух изотерм и двух адиабат (рис. 11.20, а). Получение тепла извне происходит изотермически когда газ находится в теплобом контакте с источником теплоты, имеющим высокую температуру

Рис. 11.20

Затем в состоянии 2 газ отсоединяется от источника теплоты и совершает адиабатическое расширение при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует; при этом газ совершает внешнюю работу за счет своей внутренней энергии, вследствие чего температура газа понижается до После этого газ приводится в соприкосновение с «холодильником», имеющим температуру и производится изотермическое сжатие при этом газ отдает холодильнику теплоту эквивалентную работе, совершаемой сжимающими газ внешними силами. В состоянии 4 газ отсоединяется от холодильника и адиабатически сжимается до первоначального состояния повышение температуры от до производится за счет работы внешних Сжимающих сил. На рис. 11.20, б этот процесс изображен в координатах температура — энтропия.

Изменения энтропии при изотермических процессах 1-2 и 3—4 равны:

Изменения энтропии при адиабатических процессах равны нулю; для этих процессов можно написать соотношение (2.43):

Следовательно, суммарное изменение энтропии при цикле Карно также равно нулю:

Для цикла Карно коэффициент полезного действия выражается только через температуру источника теплоты и температуру холодильника:

(в этой формуле подставляется по абсолютной величине, так как его знак учитывается уже в самом выражении для

Для других круговых процессов коэффициент полезного действия имеет более сложный вид. Внешняя работа, совершаемая при любом круговом процессе, должна определяться как алгебраическая сумма положительных работ расширения и отрицательных работ сжатия. Графически эта работа изображается площадью, охватываемой линией процесса.