Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 9. ЦИКЛ КАРНОЦикл Карно (рис. 97) состоит из двух изотерм Допустим, что начальное (1) состояние системы определяется значениями параметров состояния Предоставим газу возможность расшириться изотермически при температуре Расширяясь изотермически, газ совершит работу
Для поддержания температуры неизменной при изотермическом расширении к системе необходимо подвести количество теплоты
Если теперь предоставить газу расшириться адиабатно от объема
Рис. 97. Цикл Карно. Для возвращения системы в исходное состояние подвергнем газ, находящийся в результате адиабатного расширения при более низкой температуре
Для того чтобы сжатие газа происходило изотермически, от него необходимо отвести количество теплоты
Значение объема В результате адиабатного сжатия температура газа и его давление принимают первоначальные значения Сжатие газа, соответствующее последней ветви цикла Карно, потребует работы
Работа, совершенная системой при расширении, равна сумме
Работа же, совершенная для возвращения системы в исходное состояние, — сумме
Разность между работой, совершенной при расширении системы, и работой, совершенной при ее сжатии, равна работе, которую можно использовать при циклическом изменении состояния системы:
Как явствует из написанного выше выражения и как это следует непосредственно из физических соображений, работа, совершенная системой при адиабатном расширении, и работа, совершенная при адиабатном сжатии, взаимно сокращаются, так что работа, которую можно использовать в результате проведения цикла Карно, равна разности
Коэффициент полезного действия цикла Карно выражается отношением:
Для того чтобы упростить это выражение, заметим, что объемы
Разделив первое равенство почленно на второе, получим:
Извлекая из обеих частей равенства корень
Учитывая это равенство, можно заменить в выражении для
Таким образом, коэффициент полезного действия цикла Карно равен отношению разности между абсолютной температурой В термодинамике доказывается, что коэффициент полезного действия цикла Карно не зависит от природы вещества, с помощью которого он осуществляется, а зависит лишь от величины температур, при которых теплота сообщается системе и отводится от нее. Кроме того, при заданных значениях температур Для того чтобы повысить коэффициент полезного действия цикла Карно, следует увеличить температуру В результате цикла тепловой машины некоторое количество теплоты Воспользовавшись этой терминологией, можно сказать, что коэффициент полезного действия цикла Карно равен отношению разности температур нагревателя и холодильника к абсолютной температуре нагревателя. При обсуждении особенностей цикла Карно исключительно большое значение имеет то обстоятельство, что процессы изотермического и адиабатного сжатия и расширения, из которых этот цикл состоит, обратимы. Поэтому можно первоначально предоставить газу, занимающему при температуре объем расшириться до объема Для возвращения газа в начальное состояние его сжимают адиабатно до объема
Рис. 98. Схема работы тепловой машины.
Рис. 99. Цикл холодильной машины. Изотермическое сжатие требует затраты внешними силами работы Работа, совершенная при сжатии, очевидно, больше, чем работа, совершенная при расширении. В описанном циклическом процессе в результате совершения работы удается перевести некоторое количество теплоты от тела более холодного к телу более нагретому. Описанный цикл называется циклом холодильной машины. Подобные круговые процессы лежат в основе действия различных холодильных аппаратов.
|
1 |
Оглавление
|