2020-06-29
148
В 1824 году французский инженер С. Карно рассмотрел круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, который сыграл важную роль в развитии учения о тепловых процессах. Он называется циклом Карно
Цикл Карно
Цикл Карно совершает газ, находящийся в цилиндре под поршнем.
На изотермическом участке (1–2) газ приводится в тепловой контакт с горячим тепловым резервуаром (нагревателем), имеющим температуру T 1. Газ изотермически расширяется, совершая работу A 12, при этом к газу подводится некоторое количество теплоты Q 1 = A 12.
Далее на адиабатическом участке (2–3) газ помещается в адиабатическую оболочку и продолжает расширяться в отсутствие теплообмена. На этом участке газ совершает работу A 23 > 0. Температура газа при адиабатическом расширении падает до значения T 2.
На следующем изотермическом участке (3–4) газ приводится в тепловой контакт с холодным тепловым резервуаром (холодильником) при температуре T 2 < T 1. Происходит процесс изотермического сжатия. Газ совершает работу A 34 < 0 и отдает тепло Q 2 < 0, равное произведенной работе A 34. Внутренняя энергия газа не изменяется.
|
|
|
На последнем участке(4-1) адиабатического сжатия газ вновь помещается в адиабатическую оболочку. При сжатии температура газа повышается до значения T 1, газ совершает работу A 41 < 0.
Полная работа A, совершаемая газом за цикл, равна сумме работ на отдельных участках:
| A = A 12 + A 23 + A 34 + A 41. |
Из 1 закона термодинамики работа газа при адиабатическом расширении (или сжатии):
| A = –Δ U = – CV (T 2 – T 1), |
где T 1 и T 2 – начальная и конечная температуры газа.
|
|
- По определению КПД цикла Карно
- КПД через температуры нагревателя T 1 и холодильника T 2
На всех его участках отсутствует соприкосновение тел с различными температурами. Любое состояние рабочего тела (газа) на цикле является квазиравновесным, т. е. бесконечно близким к состоянию теплового равновесия с окружающими телами (тепловыми резервуарами или термостатами).
