Первое начало термодинамики не противоречит обратимости любого реального процесса при выполнении закона сохранения и превращения энергии.
Второе начало термодинамики дополняет первое, определяя направленность реальных процессов и подчёркивая их односторонность. Оно имеет ряд формулировок, различных по форме, но эквивалентных по содержанию.
Круговой процесс – процесс, при котором система, пройдя ряд состояний, возвращается в исходное.
Кельвин: Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого являются превращение теплоты, полученной от нагревателя в эквивалентную ей работу.
Клаузиус: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.
Принцип работы тепловых двигателей
Цикл работы теплового двигателя включает:
1. передача энергии от нагревателя к рабочему телу
2. расширение рабочего тела и совершение работы
3. передача неиспользованной энергии к холодильнику и возвращение системы в исходное состояние.
|
|
Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя определяют как отношение совершённой двигателем работы к количеству тепла, полученному от нагревателя:
Цикл Карно
Французский инженер Сади Карно, изучая обратимые циклические процессы, установил, что наиболее эффективный (обладающий максимальным КПД) цикл работы теплового двигателя (цикл Карно) состоит в:
1 – 2: изотермическое расширение
2 – 3: адиабатное расширение с понижением температуры
3 – 4: изотермическое сжатие
4 – 1: адиабатное сжатие с повышением температуры
КПД теплового двигателя работающего по циклу Карно определяется следующим образом: