Цикл Карно

Термодинамические процессфы

в диаграммах p-v, T-s

p

3

4

2

р

1 1 v

l_ц

T

3 4

2

2 1

s

с d v

В соответствии с первым началом термодинамики для процессов 1 – 2 и 2 – 1 имеем соответственно q₁ = l₁ + ∆u и - q₂ = - l₂ - ∆u. Сложив эти уравнения, получим

q₁ - q₂ = l₁ - l₂ = l_ц. Это уравнение справедливо при получении с помощью машины, работающей по замкнутому циклу 1 – 2 – 1, полезной работы.

Эффективность такой машины определяется с помощью её термического КПД:

η_t = (q₁ - q₂)/ q₁ = l_ц/ q₁ (а)

Если учесть, что q₁ = Т₁(s₄ – s₃), а q₂ = Т₂(s₁ – s₂), то термический КПД цикла Карно в соответствии с отношением(а) будет

η_t = 1 – (Т₂(s₁ – s₂) /(Т₁(s₄ – s₃))

η_t = 1 – Т₂/Т₁(б)

Соотношение (б) позволяет сделать очень важные для изучения термодинамики и теории тепловых машин выводы:

1. η_t определяется только значениями температур теплоотдатчика и теплоприёмника, повышаясь соответственно при увеличении температуры теплоприёмника и при уменьшении температуры теплоотдатчика.

2. η_t никогда не равен 1, так как температуры теплоотдатчика и теплоприёмника не могут достигать соответственно величин Т₁ = ∞, а Т₂ = 0. Отсюда следует, что только часть теплоты теплоотдатчика может быть превращена в работу.

3. η_t = 0 при Т₁ = Т₂(постулат Томсона)

4. η_t не зависит от свойств рабочего тела, так как определяется только отношением q или Т.

5. η_t зависит от Т₂, являющейся обычно температурой окружающей среды, которая, в отличие от Т₁ обычно изменяется незначительно. Поэтому величина η_t в основном определяется значениями Т₁, которые варьируются в тепловых процессах в широком диапазоне.

Дата добавления: 2014-01-15