В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу и обменивается теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником. Поскольку обратимые процессы могут осуществляться лишь с бесконечно малой скоростью, мощность тепловой машины в цикле Карно равна нулю. Мощность реальных тепловых машин не может быть равна нулю, поэтому реальные процессы могут приближаться к идеальному обратимому процессу Карно только с большей или меньшей степенью точности. В цикле Карно тепловая машина преобразует теплоту в работу с максимально возможным коэффициентом полезного действия из всех тепловых машин, у которых максимальная и минимальная температуры в рабочем цикле совпадают соответственно с температурами нагревателя и холодильника в цикле Карно. Для цикла Карно в T,s - диаграмме подведенная q1 и отведенная q2 теплота к рабочему телу представляют площади под изотермическими процессами, которые соответствуют прямоугольникам со сторонами: Величины q1 и q2 определяются по формулам изотермического процесса:. В соответствии с последним выражением получить работу возможно только при наличии разности температур у горячего и холодного источников теплоты. Кроме этого, достижение абсолютного нуля в природе невозможно этот факт относится к третьему закону термодинамики. Таким образом, в цикле Карно не вся теплота q1 превращается в работу, а только ее часть, Оставшаяся после получения работы теплота q2, отдается холодному источнику, и при заданных Т1 и Т2 она не может быть использована для получения работы, величина q2 является тепловыми потерями тепловым отбросом цикла. Пусть тепловая машина состоит из: Цикл Карно состоит из четырёх обратимых стадий, две из которых осуществляются при постоянной температуре изотермически , а две — при постоянной энтропии адиабатически. Поэтому цикл Карно удобно представить в координатах T температура и S энтропия. Изотермическое расширение на рис. В начале процесса рабочее тело имеет температуру , то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически при постоянной температуре передаёт ему количество теплоты. При этом объём рабочего тела увеличивается, оно совершает механическую работу, а его энтропия возрастает. Адиабатическое расширение на рис. Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом температура тела уменьшается до температуры холодильника , тело совершает механическую работу, а энтропия остаётся постоянной. Изотермическое сжатие на рис. Рабочее тело, имеющее температуру , приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься под действием внешней силы, отдавая холодильнику количество теплоты. Над телом совершается работа, его энтропия уменьшается. Адиабатическое сжатие на рис. Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается под действием внешней силы без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя, над телом совершается работа, его энтропия остаётся постоянной. Из последнего выражения следует, что КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, зависит только от температур нагревателя и холодильника, но не зависит ни от устройства машины, ни от вида или свойств её рабочего тела. Этот результат составляет содержание первой теоремы Карно. Это невозможно, но не из-за недостижимости абсолютного нуля этот вопрос решается только третьим началом термодинамики, учитывать которое здесь нет необходимости , а из-за того, что такой цикл или нельзя замкнуть, или он вырождается в совокупность двух совпадающих адиабат и изотерм. Поэтому максимальный КПД любой тепловой машины не может превосходить КПД тепловой машины Карно, работающей при тех же температурах нагревателя и холодильника. Это утверждение называется второй теоремой Карно. Оно даёт верхний предел КПД любой тепловой машины и позволяет оценить отклонение реального КПД от максимального, то есть потери энергии вследствие неидеальности тепловых процессов. Цикл Карно может быть представлен и в координатах P давление рабочего тела и V объем рабочего тела. Понятно, что рабочее тело — это пар в турбине, или газ в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. Для того чтобы цикл был обратимым, в нём должна быть исключена передача теплоты при наличии разности температур, иначе нарушается условие адиабатичности процесса. Поэтому передача теплоты должна осуществляться либо в изотермическом процессе как в цикле Карно , либо в эквидистантном процессе обобщённый цикл Карно или, для примера, его частный случай Цикл Брайтона. Для того чтобы менять температуру рабочего тела от температуры нагревателя до температуры холодильника и обратно, необходимо использовать либо адиабатические процессы они идут без теплообмена и, значит, не влияют на энтропию , либо циклы с регенерацией тепла при которых нет передачи тепла при разности температур. Мы приходим к выводу, что любой обратимый цикл может быть сведён к циклу Карно. Примером обратимого цикла, не являющегося циклом Карно, но интегрально совпадающим с ним, является идеальный цикл Стирлинга: Если же в цикле возникает передача теплоты при наличии разности температур, а таковыми являются все технические реализации термодинамических циклов, то цикл утрачивает свойство обратимости. Иначе говоря, посредством отведённой в цикле механической работы становится невозможным получить исходную теплоту. КПД такого цикла будет всегда меньше, чем КПД цикла Карно. Учись учиться, не учась! Анализ хлебопекарной отрасли в Красноярском крае Викарное научение и алкоголизм Когда-нибудь я буду шагать по шикарному тротуару Обратный цикл Карно ПРИ НЕУПРУГОМ УДАРЕ ДВУХ ТЕЛ. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Цикл Карно в координатах T-s Одной из координат в этом графике является ЭНТРОПИЯ — s. Величины q1 и q2 определяются по формулам изотермического процесса:
Курортно санаторное лечение военных пенсионеров
Ищу работу с предоставлением
Свойства и соотношения понятий