Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

A η
A
η
p V
a
V
p
0
T
1
T
2
a
b
c
d
a → b
T
1
b → c
c → d
T
2
< T
1
d → a
a → b
T
1
Q
1
A
a→b
T
2
îáùåå çàêëþ÷åíèå î ëþáûõ òåïëîâûõ ìàøèíàõ  î òåõ, êîòîðûå óæå ñîçäàíû, è î
òåõ, êîòîðûå ìîãóò ïîÿâèòüñÿ â áóäóùåì.
   Ìîæíî ëè ïîâûñèòü êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ òåïëîâîãî äâèãàòåëÿ, ñäå-
ëàâ öèêë íåîáðàòèìûì? Ëåãêî óáåäèòüñÿ â òîì, ÷òî ýòî íåâîçìîæíî. Ïðåæäå âñåãî
ïîêàæåì, ÷òî êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ íåîáðàòèìîãî öèêëà íå ìîæåò ïðå-
âûøàòü êîýôôèöèåíòà ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ îáðàòèìîãî öèêëà. Ïðåäïîëîæèì, ÷òî
òåïëîâîé äâèãàòåëü ñ íåîáðàòèìûì öèêëîì ñîâåðøàåò ðàáîòó A è èìååò ÊÏÄ η .
Ñîåäèíèì åãî ñ îáðàòèìîé ìàøèíîé, êîòîðàÿ ñîâåðøàåò òàêóþ æå ðàáîòó A, êàê
ïîêàçàíî íà Ðèñ. 4.1, ïðè÷åì â êà÷åñòâå ìàøèíû 2 èñïîëüçóåì îáðàòèìóþ ìàøè-
íó. Ïîâòîðÿÿ íàøè ïðåæíèå ðàññóæäåíèÿ, ìû ïðèõîäèì ê çàêëþ÷åíèþ, ÷òî η íå
ìîæåò ïðåâûøàòü ÊÏÄ îáðàòèìîé ìàøèíû. Íà ñàìîì äåëå êîýôôèöèåíò ïîëåçíî-
ãî äåéñòâèÿ íåîáðàòèìîé ìàøèíû âñåãäà ìåíüøå, ÷åì ó îáðàòèìîé, ðàáîòàþùåé â
òåõ æå âíåøíèõ óñëîâèÿõ. Ìû íå áóäåì ïðèâîäèòü ýòîãî äîêàçàòåëüñòâà, òàê êàê ñ
ôèçè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ âûâîä ïî÷òè î÷åâèäåí. Îãðàíè÷èìñÿ ïðîñòûì ïðèìåðîì,
êîãäà íåîáðàòèìîñòü ïðîöåññà â äâèãàòåëå ñâÿçàíà ñ òåïëîâûì êîíòàêòîì ðàáî÷åãî
òåëà è äðóãèõ òåë ñ áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðîé. ßñíî, ÷òî òàêîé êîíòàêò óìåíüøàåò
âíóòðåííþþ ýíåðãèþ ðàáî÷åãî òåëà áåç ñîâåðøåíèÿ ðàáîòû, ÷òî ïðèâåäåò ê óìåíü-
øåíèþ êîýôôèöèåíòà ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ. Ýòè ïðîñòûå ñîîáðàæåíèÿ ïîêàçûâàþò,
÷òî â òåïëîâîì äâèãàòåëå ñëåäóåò èçáåãàòü íåïîñðåäñòâåííîãî òåïëîâîãî êîíòàêòà
ìåæäó òåëàìè ñ ðàçëè÷íûìè òåìïåðàòóðàìè.

4.4.   Öèêë Êàðíî

Òåïåðü ìû ðàññìîòðèì ñïåöèàëüíûé îáðàòèìûé öèêëè÷åñêèé ïðîöåññ, ñûãðàâøèé
âàæíóþ ðîëü â ïîñòðîåíèè òåðìîäèíàìèêè. Ýòîò öèêë âïåðâûå ïîÿâèëñÿ â óæå
óïîìèíàâøåéñÿ ðàáîòå Ñàäè Êàðíî è ïîýòîìó íàçûâàåòñÿ öèêëîì Êàðíî. Íà
Ðèñ. 4.2 öèêë Êàðíî èçîáðàæåí â ïåðåìåííûõ p -V . Äëÿ îïðåäåëåííîñòè áóäåì
ñ÷èòàòü, ÷òî íà÷àëüíîå ñîñòîÿíèå ðàáî÷åãî òåëà èçîáðàæàåòñÿ òî÷êîé a íà ðèñóíêå.
Îòäåëüíûå ó÷àñòêè öèêëà Êàðíî îïèñûâàþò ñëåäóþùèå ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå ñ
ðàáî÷èì òåëîì:

 p      a
                T1                          a → b  èçîòåðìè÷åñêîå ðàñøèðåíèå
                                            ïðè òåìïåðàòóðå T1 ,
                          b
                                            b → c  àäèàáàòè÷åñêîå ðàñøèðåíèå,
            d                               c → d  èçîòåðìè÷åñêîå ñæàòèå ïðè
                     T2       c             òåìïåðàòóðå T2 < T1 ,

 0                                          d → a  àäèàáàòè÷åñêîå ñæàòèå.
             Ðèñ. 4.2         V
    ïðîöåññå a → b ðàáî÷åå òåëî íàõîäèòñÿ â òåïëîâîì êîíòàêòå ñ íàãðåâàòåëåì,
èìåþùåì òåìïåðàòóðó T1 , ïîëó÷àåò òåïëîòó Q1 è ñîâåðøàåò ïîëîæèòåëüíóþ ðàáîòó
Aa→b . Çàòåì ðàáî÷åå òåëî èçîëèðóåòñÿ îò íàãðåâàòåëÿ è ðàñøèðÿåòñÿ àäèàáàòè÷åñêè
äî òåõ ïîð, ïîêà åãî òåìïåðàòóðà íå óìåíüøèòñÿ äî òåìïåðàòóðû õîëîäèëüíèêà T2 .


                                      35

Страницы