ОБРАТНЫЙ ОБРАТИМЫЙ ЦИКЛ КАРНО

Этот цикл является идеальным циклом холодильных машин. Изображение обратного цикла Карно приведено на рис. 1.16 и 1.17. Цикл состоит из тех же процессов, что и прямой цикл, но состояние рабочего тела изменяется в направлении против движения часовой стрелки. Сначала происходит адиабатное расширение газа по / - 4 и температура рабочего тела по­нижается от , (в точке 1) до , (в точке 4). При последую­щем расширении по изотерме 4 - 3 газ получает теплоту от холодного источника в количестве при постоянной температуре . Последующим сжатием сначала по адиабате 3 - 2, а затем по изотерме 2-1 газ возвращается в исходное состояние. В процессе адиабатного сжатия температура рабо­чего тела повышается от (точка 3) до , (точка 2).

В процессе изотермического сжатия по 2 - 1 от рабочего тела при температуре , отводится теплота , эквивалентная работе сжатия. Таким образом, в результате протекания обратного цикла теплота от холодного источника переходит к горячему источнику за счет затрат работы извне, эквивалентной площади цикла.

Холодильный коэффициент обратного обратимого цикла Карно определяется выражением

Уравнение (1.108) показывает, что холодильный коэффици­ент увеличивается с понижением температуры и повыше­нием ;

1.12.4. СУЩНОСТЬ И ФОРМУЛИРОВКИ
ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ

Первый закон термодинамики устанавливает эквивалентность теплоты и работы как двух форм передачи энергии. Однако этот закон ничего не говорит об условиях преобразования теп­лоты и работы.

Между тем известно, что преобразование механической работы в теплоту может происходить без каких-либо ограничений и условий, но преобразовние теплоты в работу (как показано при рассмотрении круговых процессов) требует специальных условий: наличия горячего и холодного источни­ков теплоты, а также расширения газа. Более того, даже в цикле Карно в работу может быть превращена только часть подведенной теплоты , а другая ее часть передается холодному источнику.

Это положение выражает сущность второго закона термо­динамики.

Второй закон термодинамики имеет несколько формули­ровок.

1. "Теплота не может переходить от холодного тела к более нагретому сама собой, даровым процессом - без компенсации" (Р. Клаузиус, 1850 г.).

2. "Невозможна периодически действующая тепловая маши­на, единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет отнятия теплоты от некоторого источника" (В. Томсон, 1851 г.).

3. В круговом процессе подводимая теплота не может быть полностью превращена в работу: часть этой теплоты (q₂)отводится в холодный источник.

4. "Осуществление перпетуум-мобиле второго рода невоз­можно" (В. Оствальд) и др.

В последней из приведенных формулировок под перпетуум-мобиле второго рода понимают тепловую машину, которая всю полученную теплоту превращала бы в работу.