Физические основы теплотехники. Часть I. Термодинамика. Панов В.К. - 107 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КамчатГТУ | Петропавловск-Камчатский

Составители: 

Рубрика: 

§ 25. Цикл Карно
105
В процессе 1–2 (рис. 5.7)
газ находится в контакте с го-
рячим источником,
ра которого не меняется. Поэто-
этому, получая тепло
Q
1
, газ
расширяется изотермически
при температуре Т
1
. В состоя-
нии
2 контакт прекращается.
Поэтому дальнейшее расшире-
ние в
процессе 2–3, происходя
без взаимодействия с источни-
ками, является адиабатным. При адиабатном расширении газ
расходует свою внутреннюю энергию на совершение работы,
в результате чего понижается его температура.
Расширение продолжается до тех пор, пока температура
газа не станет равна температуре холодного источника. Более
раннее прекращение процесса (при более высокой температу-
ре) означало бы, что внутренняя энергия, еще способная пре-
образоваться в работу, перейдет к холодному источнику в ви-
де тепла. Расширение дальше точки
2 сделает невозможным
передачу тепла выбранному холодному источнику (Т
газа
< Т
х.и.
).
Таким образом, максимальное количество работы, произве-
денной газом, определяется температурами источников.
Возврат в исходное состояние происходит вначале изо-
термически
: процесс 3–4. Внешняя сила совершает работу по
сжатию газа, который при температуре
Т
2
отдает холодному ис-
точнику тепло
Q
2
. В состоянии 4 контакт с источником прекра-
щается, и сжатие продолжается уже адиабатно —
процесс 4–1,
до тех пор, пока температура газа не вырастет до
Т
1
. Примерно
так описывает цикл сам Карно.
Спустя 10 лет после опубликования работы, уже после
смерти автора, идеи Карно развил и математически оформил
Бенуа Клапейрон.
По определению (5.4) КПД цикла
v
p
Т
1
= Т
г.и.
=const
1
ц
Т
Q
L
=
η
.
Если подставить сюда выражения для работы и тепла
соответствующих процессов, связать входящие в них парамет-
Рис. 5.7. Цикл Карно
1
2
3
4
Q = 0
Q
1
Q
2
Т
2
= Т
х.и.
=const
§ 25. Цикл Карно                                                 105

      В процессе 1–2 (рис. 5.7) p
газ находится в контакте с го-              Q1
                                       1
рячим              источником,                      Q=0
ра которого не меняется. Поэто-
                                              2
этому, получая тепло Q1, газ                       Т1 = Тг.и.=const
расширяется      изотермически         4
при температуре Т1. В состоя-           Q2           Т2 = Тх.и.=const
нии 2 контакт прекращается.                        3
Поэтому дальнейшее расшире-                                   v
ние в процессе 2–3, происходя          Рис. 5.7. Цикл Карно
без взаимодействия с источни-
ками, является адиабатным. При адиабатном расширении газ
расходует свою внутреннюю энергию на совершение работы,
в результате чего понижается его температура.
      Расширение продолжается до тех пор, пока температура
газа не станет равна температуре холодного источника. Более
раннее прекращение процесса (при более высокой температу-
ре) означало бы, что внутренняя энергия, еще способная пре-
образоваться в работу, перейдет к холодному источнику в ви-
де тепла. Расширение дальше точки 2 сделает невозможным
передачу тепла выбранному холодному источнику (Тгаза < Тх.и.).
Таким образом, максимальное количество работы, произве-
денной газом, определяется температурами источников.
      Возврат в исходное состояние происходит вначале изо-
термически: процесс 3–4. Внешняя сила совершает работу по
сжатию газа, который при температуре Т2 отдает холодному ис-
точнику тепло Q2. В состоянии 4 контакт с источником прекра-
щается, и сжатие продолжается уже адиабатно — процесс 4–1,
до тех пор, пока температура газа не вырастет до Т1. Примерно
так описывает цикл сам Карно.
      Спустя 10 лет после опубликования работы, уже после
смерти автора, идеи Карно развил и математически оформил
Бенуа Клапейрон.
      По определению (5.4) КПД цикла
                                L
                          ηТ = ц .
                                Q1
      Если подставить сюда выражения для работы и тепла
соответствующих процессов, связать входящие в них парамет-

Страницы