ПРЯМОЙ ОБРАТИМЫЙ ЦИКЛ КАРНО
В 1824 г. С. Карно предложил цикл, которому было присвоено его имя. Прямой обратимый (т.е. состоящий только из равновесных, обратимых процессов) цикл Карно является идеальным циклом тепловых двигателей и осуществляется при наличии горячего источника постоянной температуры , и холодного источника постоянной температуры . Цикл состоит из двух изотермических и двух адиабатных процессов. Его графическое изображение в pv-диаграмме и Ts-диаграмме приведено на рис. 1.14 и 1.15. В качестве рабочего тела в цикле Карно используется 1 кг идеального газа. Из начального состояния 1 газ расширяется по изотерме 1-2 при температуре , получая от горячего источника теплоту , которая полностью переходит в работу расширения (1.76); В точке 2 рабочее тело отключается от горячего источника и расширяется по адиабате 2 - 3, совершая работу за счет внутренней энергии. В связи с этим температура газа понижается от , в точке 2 до в точке 3.
По уравнению (1.86) эта работа равна В точке 3 газ сообщается с холодным источником и сжимается по изотерме 3 - 4, отдавая теплоту (1.76), равную работе, затраченной на сжатие, при постоянной температуре : В точке 4 рабочее тело отключается от холодного источника, и газ адиабатным сжатием по 4 — 1 возвращается в начальное состояние, при этом температура газа повышается от до : Из уравнений (1.100) и (1.102) следует, что в цикле Карно работа адиабатных процессов расширения и сжатия равна по абсолютной величине и обратна по знаку. Поэтому величины работ расширения и сжатия на результирующую работу цикла влияния не оказывают. Для определения значения термического к.п.д. цикла Карно воспользуемся формулой (1.97) и изображением цикла Карно (см. рис. 1.15) в Ts-диаграмме: Из Ts-диаграммы цикла Карно имеем: Но для адиабатных процессов 2-3 и 4-1 получаем, что = : Следовательно, (1.107) Полученное уравнение позволяет сделать следующие выводы: 1. Термический к.п.д. цикла Карно зависит только от абсолютных температур горячего источника и холодного источника . 2. Термический к.п.д. тем выше, чем выше температура горячего источника и чем ниже температура холодного источника. 3. Так как температура холодного источника всегда положительна, то к.п.д. цикла Карно всегда меньше единицы. Значит, что теплоту , подводимую к рабочему телу, невозможно полностью превратить в работу — часть ее в количестве передается холодному источнику. 4. В уравнении (1.107) видно, что термический к.п.д. цикла Карно не зависит от природы рабочего тела (газа). При помощи Ts-диаграммы несложно доказать еще одно важное свойство цикла Карно: в заданном интервале температур , и ; термический к.п.д. цикла Карно имеет наибольшее значение по сравнению с любым другим произвольным циклом, и это позволяет считать его эталоном. На рис. 1.15 показаны произвольный цикл (а, Ь, с, d) и цикл Карно (/, 2, 3, 4), протекающие в интервале температур , и . Оба цикла прямые и обратимые. Из общего уравнения термического к.п.д.. следует, что термический к.п.д. будет тем больше, чем меньше отношение . Из Ts-диаграммы видно, что в цикле Карно а для произвольного цикла Из сравнения указанных площадей видно, что
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2528)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |