Круговые процессы. Цикл Карно

Адиабатный процесс

В этом процессе отсутствует теплообмен энергией в форме теплопередачи между системой и внешней средой, т.е. . Тогда первый закон примет вид:

.

Для одного моля газа получим:

Для нахождения dT продифференцируем уравнение Менделеева-Клапейрона :

;

Подставим это в предыдущее уравнение:

;

;

;

Разделим последнее уравнение на PV:

Интегрируем это уравнение

Рис. 31

Обозначим и перепишем последнее уравнение в виде: – это уравнение адиабаты или уравнение Пуассона, где γ – коэффициент Пуассона.

На рис. 31 приведен график адиабаты. График идет круче, чем изотерма. Давление при сжатии в адиабатном процессе увеличивается не только за счет уменьшения объема, но и за счет повышения температуры.

Рис. 32

Круговым (или циклом) называется процесс, в результате которого термодинамическое тело возвращается в исходное состояние (рис. 32). При этом газ совершает работу численно равную заштрихованной площади.

Рассмотрим круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат – это цикл С. Карно (рис. 33):

Рис. 33

1 - 1´ – изотермическое расширение

1´ - 2 – адиабатное расширение

2 - 2´ – изотермическое сжатие

2´ - 1 – адиабатное сжатие

Q ₁ – теплота, получаемая от нагревателя

Q ₂ – теплота, отдаваемая холодильнику

Q ₁ – Q ₂ = A – работа, совершенная в цикле Карно.

Изменение внутренней энергии в этом цикле равно нулю.

Термодинамический процесс называется обратимым, если система возвращается в исходное состояние, а в окружающей среде не остается никаких изменений. В противном случае процесс называется необратимым. Все реальные процессы необратимы.

Необходимым и достаточным условием обратимости термодинамического процесса является его равновесность.

Можно показать, что для цикла С. Карно справедливо выражение для коэффициента полезного действия

; ;

Из сопоставления этих формул следует, что

; (*)

Дата добавления: 2014-11-07