|
Большое значение для применений термодинамики имеют круговые процессы. Круговым процессом или циклом называется такая совокупность термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в исходное состояние.
Тело, совершающее круговой процесс и обменивающееся энергией с другими телами, называется рабочим телом. Обычно таким телом является газ. Круговые процессы лежат в основе всех тепловых машин – двигателей внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, холодильных машин и др.
Произвольный равновесный круговой процесс, совершаемый идеальным газом, модно разбить на два процесса: расширение газа и сжатие газа. При расширении газ совершает положительную работу. При сжатии газа внешние силы совершают над ним положительную работу. В целом за цикл газ совершает положительную работу. Такой цикл называется прямым. Если бы круговой процесс протекал в обратном направлении, то суммарная работа, совершаемая газом за цикл, оказалась бы отрицательной. Ьакой цикл называется обратным.
Для работы теплового двигателя необходимо наличие двух тепловых резервуаров. От одного из них, имеющего более высокую температуру Т1 и называемого нагревателем, двигатель получает в ходе цикла количество тепла Q1; второму, имеющему более низкую температуру Т2 и называемому холодильником, двигатель отдаёт тепло Q2.
Допустим, что теплоёмкость резервуаров бесконечно велика. Это означает, что получение или отдача резервуарами конечного количества тепла не изменяет их температуры.
Цикл, очевидно, может состоять как из процессов, в ходе которых тело обменивается тепплом с резервуарами, так и из процессов, не сопровождающихся теплообменом с внешней средой, т. е. адиабатических процессов. Единственным обратимым процессом, сопровождающимся теплообменом с резервуаром, температура которого остаётся неизменной, является изотермический процесс, протекающий при температуре резервуара. Таким образом, обратимый цикл, совершаемый телом, вступающим в теплообмен с двумя тепловыми резервуарами бесконечно большой ёмкости, может состоять только из двух изотерм (при температурах резервуаров) и двух адиабат. Такой цикл носит название цикла Карно. Цикл Карно по определению обратимый.
|
На уровень вверх
Купить