Круговой процесс

Обратимые и необратимые процессы

Обратимым процессом называют такой процесс, который может быть проведен в обратном направлении т. о., что система будет проходить через те же состояния, что и при прямом ходе, но в обратной последовательности.

1.Круговые процессы (термодинамические циклы)

Круговым процессом или циклом называется такой процесс, в результате которого термодинамическое тепло возвращается в исходное состояние. В p-V диаграмме круговые процессы изображаются в виде замкнутых кривых. Это связано с тем, что в любой диаграмме два тождественных состояний (в данном случае начало и конец кругового процесса) изображаются одной и той же точкой на плоскости.

Круговые процессы лежат в основе всех тепловых машин, двигателей внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, холодильных машин и т. д.

Рассмотрим произвольный круговой процесс , совершаемый идеальным газом. Его можно разбить на два процесса

а) расширения С₁аС₂ и б) сжатия С₂вС₁

При расширении газ совершает положительную работу А₁ измеряемый площадью . Для сжатия газа внешние силы совершают работу – А₂, измеряемой площадью Поэтому за цикл газ совершает положительную работу

Она измеряется заштрихованной площадью на рис.

Такой цикл называют прямым.

Определение обратного процесса.

а) Если бы круговой процесс (цикл) протекал в обратном направлении (против часовой стрелки), то суммарная работа, совершаемая газом за цикл, оказалась бы отрицательной. Численно она измерялась бы площадью той же заштрихованной области. Такой цикл называется обратным.

Мы уже говорили, что внутренняя энергия тела зависит только от его состояния. Тогда изменение внутренней энергии газа в результате ругового процесса равна нулю. Следовательно по I началу термодинамики

где Q общее количество теплоты сообщаемое газу в круговом процессе

А – работа газа в этом процессе.

В прямом цикле А >0 и Q> 0, т. е. газ совершает работу за счет сообщенной ему теплоты. В тепловом двигателе рабочее тело совершает прямой цикл, а в холодильной машине – обратный.

Как мы видим в рассматриваемом круговом процессе не все количество теплоты Q ₁, переданное веществу во время прямого цикла, оказывается превращенной в работу, часть тепла отдается окружающим телам. Поскольку передача тепла происходит само собой только от более горячего тала к более холодному, то должны существовать: более горячее тело (нагреватель), передающее веществу количество теплоты Q ₁ и более холодное тело, которому вещество отдает количество теплоты Q ₂ (холодильник).

При получении работы за счет переданного количества тепла выполняется закон сохранения энергии: разность Q ₁ – Q ₂ равна полученной работе. С практической точки зрения представляет интерес, какая часть взятого от нагревателя тепла превращена в работу. Поэтому вводится понятие К. П. Д.

К. П. Д. определяется для каждого конкретного цикла. Разберем круговой процесс, введенный впервые в рассмотрение основателем термодинамики французским инженером Сади Карно и получивший название цикла Карно.

Дата добавления: 2014-01-14