Круговой процесс (цикл)

Рис. 71. Круговой процесс на диаграмме (p, V). abc – кривая расширения, cda – кривая сжатия. Работа A в круговом процессе равна площади фигуры abcd.

Круговым процессом (циклом) называется процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное состояние. Цикл, совершаемый идеальным газом, можно разбить на процессы расширения

(1 — 2) и сжатия (2 — 1) газа. Работа расширения положительна, работа сжатия отрицательна.

Работа, совершаемая газом за цикл, определяется площадью,

охватываемой замкнутой кривой. Если за цикл совершается положительная работа A = òpdV > 0, (14.8.)

то он называется прямым, если же за цикл совершается отрицательная работа

A = òpdV < 0, (14.9.)

то он называется обратным. Прямой цикл используется в тепловых двигателях, совершающих работу за счет полученной извне теплоты. Обратный цикл используют в холодильных машинах — периодически действующих установках, в которых за счет работы внешних сил теплота переносится от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой. В результате кругового процесса система возвращается в исходное состояние и, следовательно, полное изменение внутренней энергии газа равно нулю. Первое начало термодинамики для кругового процесса Q = DU + A = A, т.е. работа, совершаемая за цикл, равна количеству полученной из вне теплоты. В результате кругового процесса система может и получать, и отдавать теплоту, поэтому Q = Q₁ - Q₂, где Q₁ - количество теплоты, полученной системой, Q₂ - количество теплоты, отданное системой. Коэффициент полезного действия для кругового процесса h = A/Q₁ =(Q₁ - Q₂)/Q₁. (14.10.)

Рис. 72. Три различных пути перехода из состояния (1) в состояние (2). Во всех трех случаях газ совершает разную работу, равную площади под графиком процесса.