2018-01-08
3785
Цикл Карно и его кпд для идеального газа.
Цикл Карно— это обратимый круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу и обменивается теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником.
КПД для идеального газа— Вычислим КПД цикла Карно для идеального газа. При изотермическом процессе внутренняя энергия идеального газа остаётся постоянной. Поэтому количество полученной газом теплоты 
равно работе 
, совершаемой газом при переходе из состояния 1 в состояние 2.(рис 2) 
Эта работа равна
,
где 
– масса идеального газа в тепловой машине.
Количество отдаваемой холодильнику теплоты 
равно работе 
, затраченной на сжатие газа при переходе его из состояния 3 в состояние 4. Эта работа равна
.
Для того чтобы цикл был замкнутым, состояние 1 и 4 должны лежать на одной и той же адиабате. Отсюда вытекает условие
|
|
|
.
Аналогично для состояний 2 и 3 должно вытекать условие
.
Разделив одно соотношение на другое, приходим к условию замкнутости цикла
.
Теперь подставляя и в выражение для КПД, получим
. (2)
В результате получим формулу для КПД цикла Карно:
