Тепловой двигатель

Для теплового двигателя цикл Карно – прямой цикл, состоящий из двух адиабат и двух изотерм, а для тепловых трансформаторов используется обратный цикл Карно. Тепловые машины, работающие по циклу Карно, имеют наибольшие значения термических кпд по сравнению с любым другим циклом при одинаковых предельных температурах цикла Т ₁ и Т ₂.

Рассмотрим прямой цикл Карно.

Графически в p-v и T-s координатах этот цикл можно представить в виде:

где ab – адиабатное сжатие ТРТ;

bc – подвод теплоты q ₁ в изотермическом процессе при Т ₁=const;

cd – адиабатное расширение ТРТ;

da – отвод теплоты в холодильник при Т ₂=const;

q ₁ = площадь bсFEb – теплота, затраченная на совершение цикла .

q ₂ = площадь adFЕa – теплота, отведенная в холодильник .

Тогда термический кпд прямого цикла Карно будет равен:

Таким образом, термический кпд цикла Карно зависит только от предельных температур источника и холодильника и не зависит от рода рабочего тела. (Первая теорема Карно). Температура Т ₁ и Т ₂ являются основными параметрами цикла Карно, которые полностью определяют этот цикл.

При Т ₁= Т ₂термический кпд цикла Карно , т.е. превращение теплоты в работу невозможно.

При Т ₂=0 или Т ₁= , что невыполнимо. Следовательно, в цикле Карно термический кпд цикла всегда меньше единицы: . Таким образом, для прямого цикла Карно .