Термодинамика (Сборник рефератов). Черный А.А. - 48 стр.

энергии газа в механическую работу, совершаемую за цикл, вводится коэффи-
циент полезного действия.
        Коэффициент полезного действия теплового двигателя (КПД) —
отношение работы, совершаемой двигателем за цикл, к количеству теп-
лоты, полученному от нагревателя:
        η=A/Q1.
        В циклическом тепловом двигателе нельзя преобразовать в механиче-
скую работу все количество теплоты Qv получаемое от нагревателя. Некоторое
количество теплоты \Q2\ отдается холодильнику, поэтому работа, совершаемая
двигателем за цикл, не может быть больше
        A = Q1-\Q2\.
        Учитывая полученное равенство, выражение для КПД можно записать
в виде
        Ŋ=Q1 - |Q2|/Q1.
        Коэффициент полезного действия теплового двигателя всегда мень-
ше единицы.
        Круговой цикл не реализуется при отсутствии холодильника, т. е. при
Q2 = 0.
        Цикл Карно. Французский инженер Сади Карио, выясняя, при каком
замкнутом процессе тепловой двигатель будет иметь максимальный КПД,
предложил использовать цикл, состоящий из двух изотермических и двух адиа-
батных процессов. Выбор именно этих процессов обусловлен тем, что работа газа
при изотермическом расширении совершается за счет внутренней энергии нагре-
вателя, а при адиабатном процессе за счет внутренней энергии Расширяющего-
ся газа. В этом цикле исключен контакт тел с разной температурой, а значит,
исключена теплопередача без совершения работы.
        Цикл Карно — самый эффективный (из всех возможных) цикл, имею-
щий максимальный КПД-
        Рассмотрим последовательно термодинамические процессы этого цикла
В процессе изотермического расширения при температуре Тг работа совершает-
ся за счет изменения внутренней энергии нагревателя, т. е. за счет подведения к
газу количества теплоты Q1: A12=Q1.
        Охлаждение газа происходит при адиабатном . Температура газа в ре-
зультате адиабатного расширения понижается до температуры холодильника Т2
< T1 В процессе газ изотермически сжимается, передавая холодильнику коли-
чество теплоты Q2.
        Цикл завершается процессом адиабатного сжатия (Q = 0), при котором
газ нагревается до температуры T1. Используя соотношение, можно найти мак-
симальное значение КПД тепловых двигателей, соответствующее циклу Карно:
        ηmax=T1-T2/T1.
        Тепловые двигатели и охрана окружающей среды. Тепловые двига-
тели — необходимый атрибут современной цивилизации. С их помощью вы-
рабатывается около 80% электроэнергии. Без тепловых двигателей невозможно
представить современный транспорт. В то же время повсеместное использова-


                                      48