2015-02-15
1011
Зависимость работы и теплоты от пути перехода из одного состояния в другое позволяет построить устройство, которое будет часть полученной тепловой энергии (теплоту) превращать в механическую энергию (совершать механическую работу). Такие устройства получили название тепловых машин.
Рассмотри рис. 40 а. Если система перешла из состояния 1 в состояние 2 по траектории 1 – а – 2, то она получила из внешней среды некоторое количество теплоты Q1 и совершила при этом механическую работу A1, которая изображается площадью фигуры V1–1– a –2–V2. Если система вернется из точки 2 в точку 1 по той же траектории (рис. 40 б), то она передаст во внешнюю среду количество теплоты, равное
–Q1, и внешние силы совершат над системой работу –A1. Если процесс обратим, то во внешней среде ничего не изменится, и мы не получим никакого эффекта – ни механического, ни теплового.
Однако если система вернется обратно по траектории 2 – b –1 (рис. 40 a), то она отдаст во внешнюю среду количество теплоты Q2 < Q1, и внешние силы совершат над системой работу A2 < A1. Таким образом, мы получили полезную механическую работу A = A1 – A2, отдав во внешнюю среду меньше тепла, чем получили. Поскольку система вернулась в исходное состояние, внутренняя энергия не изменилась. Поэтому разница между полученным и отданным количеством теплоты была использована на совершение механической работы A = Q1 – Q2. Другими словами, тепловая энергия была преобразована в механическую энергию.
|
|
|
Рис. 40. Прямой (а) и обратный (б) циклы
