КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ).

Рис. 93. Радиальный процесс на диаграмме (p, V). abc – кривая расширения, cda – кривая сжатия. Работа A в радиальном процессе равна площади фигуры abcd.

Радиальным процессом (циклом) именуется процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, ворачивается в начальное состояние. Цикл, совершаемый безупречным газом, можно разбить на процессы расширения

(1 — 2) и сжатия (2 — 1) газа. Работа расширения положительна КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ)., работа сжатия отрицательна.

Работа, совершаемая газом за цикл, определяется площадью,

охватываемой замкнутой кривой. Если за цикл совершается положительная работа A = òpdV > 0, (14.8.)

то он именуется прямым, если же за цикл совершается отрицательная работа

A = òpdV < 0, (14.9.)

то он именуется оборотным. Прямой цикл употребляется в термических движках, совершающих работу за счет приобретенной КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). снаружи теплоты. Оборотный цикл употребляют в холодильных машинах — временами действующих установках, в каких за счет работы наружных сил теплота переносится от тела с низкой температурой к телу с более высочайшей температурой. В итоге радиального процесса система ворачивается в начальное состояние и, как следует, полное изменение внутренней энергии КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). газа равно нулю. 1-ое начало термодинамики для радиального процессаQ = DU + A = A, т.е. работа, совершаемая за цикл, равна количеству приобретенной из вне теплоты. В итоге радиального процесса система может и получать, и отдавать теплоту, потому Q = Q1 - Q2, гдеQ1 - количество теплоты, приобретенной системой, Q2 - количество теплоты, отданное системой КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ).. Коэффициент полезного деяния для радиального процесса h = A/Q1 =(Q1 - Q2)/Q1. (14.10.)

Рис. 94. Три разных пути перехода из состояния (1) в состояние (2). Во всех 3-х случаях газ совершает разную работу, равную площади под графиком процесса.

ЦИКЛ КАРНО.

Из формулировки второго начала термодинамики по Кельвину следует, что нескончаемый движок второго рода — временами действующий КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). движок, совершающий рабо­ту за счет остывания 1-го источника теплоты, — неосуществим. Для иллюстрации этого положения разглядим работу термического мотора (исторически 2-ое начало термодинамики и появилось из анализа работы термических движков).

Принцип деяния термического мотора. От термостата* с более высочайшей температурой Т1, именуемого нагревателем, за цикл отнимается количество теплоты Q1, а термостату с КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). более низкой температурой Т2, именуемому холодильником, за цикл передается количество теплоты Q2, при всем этом совершается работа А = Q1 – Q2.

*Термодинамическая система, которая может обмениваться теплотой с телами без измене­ния температуры.

Чтоб тепловой коэффициент полезного деяния термического мотора был равен 1, нужно выполнение условия Q2 = 0, т. е. термический движок обязан КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). иметь один источник теплоты, а это нереально. Taк, французский физик и инженер Н. Л. С. Карно (1796 — 1832) показал, что для работы термического мотора необ­ходимо более 2-ух источников теплоты с разными температурами, по другому это противоречило бы второму началу термодинамики.

Рис. 95.

Процесс, оборотный происходящему в термическом движке, употребляется в холо КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ).­дильной машине, принцип деяния которой представлен на рис.. Системой за цикл от термостата с более низкой температурой Т2отнимается количество теплоты Q2 и от­дается термостату с более высочайшей температурой Т1 количество теплоты Q1. Для радиального процесса, Q=A, но, по условию,

Q = Q2 – Q1< 0, потому А<0 и Q2 – Q1= –А КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ)., либо Q1 = Q2 + A, т. е. количество теплоты Q1, отданное системой источнику теплоты при более высочайшей температуре T1больше количества теплоты Q2, приобретенного от источника теплоты при более низкой температуре T2, на величину работы, совершенной над системой. Как следует, без совершения работы нельзя отбирать теплоту от наименее КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). нагретого тела и отдавать ее более подогретому. Это утверждение есть не что другое, как 2-ое начало термодинамики в формулировке Клаузиуса.

Но 2-ое начало термодинамики не следует представлять так, что оно совершенно воспрещает переход теплоты от наименее нагретого тела к более подогретому. Ведь конкретно таковой переход осуществляется в холодильной машине. Но при КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). всем этом нужно держать в голове, что наружные силы совершают работу над системой, т. е. этот переход не является единст­венным результатом процесса.

Основываясь на втором начале термодинамики, Карно вывел аксиому, носящую сейчас его имя: из всех временами действующих термических машин, имеющих оди­наковые температуры нагревателей (T1) и КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). холодильников (T2), большим к. п. д. владеют обратимые машины; при всем этом к. п. д. обратимых машин, работающих при схожих температурах нагревателей (T1) и холодильников (T2), равны друг дружке и не зависят от природы рабочего тела (тела, совершающего радиальный процесс и обменивающегося энергией с другими телами), а определяются только КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). температурами нагревателя и холодильника.

Карно на теоретическом уровне проанализировал обратимый более экономный цикл, состоящий из 2-ух изотерм и 2-ух адиабат. Его именуют циклом Карно.

Циклом Карно - это радиальный процесс, при котором работа, совершаемая термическим движком за счет наружной теплоты, максимальна.

Разглядим прямой цикл Карно, в каком в качестве рабочего тела употребляется КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). безупречный газ, заключенный в сосуд с подвижным поршнем.

Для получения цикла Карно нужно иметь нагреватель (тело, отдающее теплоту), холодильник (тело, принимающее теплоту) и рабочее тело (газ), средством которого происходит передача теплоты от нагревателя к холодильнику.

1-ая аксиома Карно: К.П.Д. термического мотора, работающего по циклу Карно, зависит только от температур КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). нагревателя (Т1) и холодильника (Т2), но не находится в зависимости от параметров рабочего тела и конструкции мотора:h = (Т1 - Т2)/T1 = 1 -(T2/T1). (14.11.)

Рис.96. Цикл Карно.

2-ая аксиома Карно: В термодинамике большим К.П.Д. обладает цикл Карно.

2-ая аксиома Карно дает верхний предел КПД хоть какой реальной КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). термический машины. Прямой цикл Карно лежит в базе работы термических движков, а оборотный цикл холодильных машин.

Цикл Карно изображен на рис.73, где изотермические расширение и сжатие заданы соответственно кривыми 1—2 и 3—4, а адиабатические расширение и сжатие — кривы­ми 2—3 и 4—1. При изотермическом процессе U=const, потому, количество теплоты Q1, приобретенное газом от нагревателя, равно КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). работе расширения А12, совершаемой газом при переходе из состояния 1 в состояние 2: А12 = (m/M)RT1ln(V2/V1) = Q1.

При адиабатическом расширении 2—3 термообмен с окружающей средой отсутствует и работа расширения А23совершается за счет конфигурации внутренней энергии: А23 = -(m/M)Cv (T1 – T2).

Количество теплоты Q2, отданное газом холодильнику КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). при изотермическом сжатии, равно работе сжатия А34: А34 = (m/M)RT2 ln(V4 /V3 ) = Q 2.

Работа адиабатического сжатия А41 = -(m/M)Cv (T1 – T2) = - А23.

Работа, совершаемая в итоге радиального процесса,

А = А12 + А23 + А34 + А41 = Q 1 + А23 - Q 2 - А23 - Q 2. = Q 1- Q 2.

и, как можно КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). показать, определяется площадью, заштрихованной на рис. Тепловой к. п. д. цикла Карно, η = А/Q 1 = (Q 1- Q 2.)/Q 1.

Применив уравнение для адиабат 2—3 и 4—1, получим

T1 V2γ-1 = T2 V3γ-1, T1 V1γ-1 = T2 V4γ-1, откуда V2/ V1 = V3/ V4,

И получаем

η =(Q1-Q2)/Q1=[(m/M)RT1 ln(V2 /V1)-(m/M)RT2ln(V4/V3)]/[(m КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ)./M)RT1ln(V4 /V3)]

= (T1 - T2)/T1.

т. е. для цикла Карно к. п. д. вправду определяется только температурами нагревателя и холодильника. Для его увеличения нужно наращивать разность температур нагревателя и холодильника. К примеру, при T1 = 400 К и T2 = 300 К h = 0,25. Если же температуру нагревателя повысить КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). на 100 К, а температуру холодильника снизить на 50 К, то

h = 0,5. К. п. д. всякого реального термического мотора из-за трения и неминуемых теплопотерь еще меньше вычисленного для цикла Карно.

Оборотный цикл Карно положен в базу деяниятермических насосов. В отличие от холодильных машин термические насосы должны как можно больше термический энергии отдавать КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС (ЦИКЛ). жаркому телу, к примеру системе отопления. Часть этой энергии отбирается от среды с более низкой температурой, а часть — выходит за счет механической работы, производимой, к примеру, компрессором.


kronshtadtskaya-krepost-v-godi-velikoj-otechestvennoj-vojni-referat.html
kroshka-polufabrikata-sloenogo-14-1210.html
kross-kulturnij-eksperiment-kak-variant-kvazieksperimenta.html