Читайте также:
|
|
Основываясь на втором законе термодинамики, Карно вывел т еорему, носящую теперь его имя: из всех периодически действующих тепловых машин, имеющих одинаковые температуры нагревателей (Т1)и холодильников (Т2),наибольшим к. п. д. обозначать однотипно! обладают обратимые машины; при этом к. п. д. обратимых машин, работающих при одинаковых температурах нагревателей (Т1)и холодильников (Т2), равны друг другу и не зависят от природы рабочего тела (тела, совершающего круговой процесс и обменивающегося энергией с другими телами).
Карно теоретически проанализировал обратимый наиболее экономичный цикл, состоящий из двух изотерм и д вух адиаба т, и называемый циклом Карно. Рассмотрим прямой цикл Карно, в котором в качестве рабочего тела используется идеальный газ, заключенный в сосуд с подвижным поршнем.
Цикл Карно изображен на рисунке????, 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, поэтому, количество теплоты Q1, полученное газом от нагревателя, равно работе расширения A12, совершаемой газом при переходе из состояния 1 в состояние 2:
*
При адиабатическом расширении 2–3теплообмен с окружающей средой отсутствует и работа расширения A23совершается за счет изменения внутренней энергии:
Количество теплоты Q2, отданное газом холодильнику при изотермическом сжатии, равно работе сжатия А34
.**
Работа адиабатического сжатия
Работа, совершаемая в результате кругового процесса:
,
и, как можно показать, определяется площадью, выполненной в цвете на рисунке.
К. п. д. цикла Карно, как было получено выше,
Применив уравнение для адиабат 2–3 и 4–1, получим
***
откуда
Подставляя * и ** Для формул ввести сквозное нумерование! в формулу к.п.д. и учитывая *, получим
т. е. для цикла Карно к. п. д. действительно определяется только температурами нагревателя и холодильника. Для его повышения необходимо увеличивать разность температур нагревателя и холодильника. Например, при Т1 = 400 К и Т2 =ЗООК ??? = 0,25. Если же температуру нагревателя повысить на 100 К, а температуру холодильника понизить на 50 К, то = 0,5. К. п. д. всякого реального теплового двигателя из-за трения и неизбежных тепловых потерь гораздо меньше вычисленного для цикла Карно.
Главное значение этой формулы состоит в том, что любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющем температуру Т1, и холодильником Т2, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины
Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 29 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |