Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Цикл Карно.




Читайте также:
  1. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Опеделить КПД машины, если известно, что за один цикл машина совершает работу в 1 кДж и передает холодильнику 4 кДж теплоты.
  2. Идеальный газ совершает цикл Карно. Работа изотермического расширения газа 800 кДж. Найти работу цикла, если КПД равен 25%.
  3. Тема 10. Обратимый и необратимый процессы. Круговой процесс. Тепловая машина и цикл Карно.
  4. Тепловые двигатели, их КПД. Цикл Карно.
  5. Тепловые двигатели. Формула Карно.
  6. Цикл Карно. Первая теорема Карно. Вторая теорема Карно.

 

 
 

Анализируя работу тепловых двигателей, Карно пришел к выводу, что наивыгоднейшим процессом является обратимый круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, так как он характеризуется наибольшим коэффициентом полезного действия. Такой цикл получил название цикла Карно.

Цикл Карно – прямой круговой процесс, при котором выполненная системой работа максимальна.

Пусть некоторая система может вступать в тепловой контакт с двумя тепловыми резервуарами, температуры которых Т1 и Т2, а теплоемкости бесконечно велики (то есть добавление или отнятие некоторого количество теплоты не изменяет температуры). Примем, что система представляет собой идеальный газ, находящийся в цилиндрическом сосуде под поршнем (рис. 8.7.). Считаем, что стенки и поршень теплонепроницаемы.

Пусть сначала система, находящаяся в состоянии с (р1, V1, Т1), приводится в тепловой контакт с первым резервуаром. При сообщении системе теплоты Q1 совершается работа против внешних сил, численно равная Q1, газ расширяется до объема V2.

Затем цилиндр переставляется на изолирующую подставку. Газу предоставляется возможность и дальше расширяться до объема V3, чтобы температура стала Т2.

Переведем цилиндр с поршнем в тепловой контакт со вторым резервуаром с температурой Т2, причем внешние тела совершают работу Q2 над системой, так что объем становится V4.

Вновь изолируем систему и уменьшаем объем до первоначального значения V1, так что температура повысится от Т2 до Т1.

Если все четыре процесса являются обратимыми, то все наши рассуждения справедливы, и система действительно вернется в исходное состояние с (р1, V1, Т1).

Итак, описанный цикл состоит из двух изотермических (1®2 и 3®4) и двух адиабатических расширений и сжатий (2®3 и 4®1) (см. рис.8.8.). Машина, совершающая цикл Карно, называется идеальной тепловой машиной.

 
 

Работа, совершаемая при изотермическом расширении:

; А1=Q1. (8.8.1)

При адиабатическом расширении работа совершается за счет убыли внутренней энергии системы, т.к. Q’=0:

Работа, совершаемая над системой при изотермическом сжатии:

; А2=Q2. (8.8.2)

Работа при адиабатическом сжатии: А'' =–DU = СV2–Т1).



Подсчитаем КПД идеальной тепловой машины.

(8.8.3)

Запишем уравнения Пуассона для двух адиабатических процессов:

Взяв их отношение, получим: . Выразив в формуле (8.8.3) через и сократив на ln , получим:

. (8.8.4)

Отсюда сформулируем первую теорему Карно: коэффициент полезного действия обратимого цикла Карно не зависит от природы рабочего тела и является функцией только абсолютных температур нагревателя и холодильника.

Вторая теорема Карно: любая тепловая машина, работающая при данных значениях температур нагревателя и холодильника, не может иметь большего КПД, чем машина, работающая по обратимому циклу Карно при тех же значениях температур нагревателя и холодильника.

.

Термический КПД произвольного обратимого цикла

,

где Тmax и Tmin – экстремальные значения температуры нагревателя и холодильника, участвующих в осуществлении рассматриваемого цикла.


Дата добавления: 2015-02-09; просмотров: 9; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.015 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты