Тепловой двигатель – это периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет полученной извне теплоты.
Термостатом называется термодинамическая система, которая может обмениваться теплотой с телами практически без изменения собственной температуры.
Рабочее тело – это тело, совершающее круговой процесс и обменивающееся энергией с другими телами.
а) | б) |
Рис.2.13. Тепловой двигатель (а) и холодильная машина (б) |
Принцип работы теплового двигателя (рис.2.13,а): от термостата с более высокой температурой T1, называемого нагревателем, за цикл отнимается количество теплоты Q1, а термостату с более низкой температурой T2, называемому холодильником, за цикл передается количество теплоты Q2, при этом совершается работа A = Q1-Q2. Термический КПД двигателя
(2.62)
Чтобы КПД был равен единице, необходимо, чтобы Q2 = 0, а это запрещено вторым началом термодинамики.
Процесс, обратный происходящему в тепловом двигателе, используется в холодильной машине (рис.2.13,б): от термостата с более низкой температурой T2 за цикл отнимается количество теплоты Q2 и отдается термостату с более высокой температурой T1>T2. При этом или
|
|
Количество теплоты Q1, отданное системой термостату T1, больше количества теплоты Q2, полученного от термостата T2, на величину работы, совершенной над системой.
Эффективность холодильной машины характеризует холодильный коэффициент h’ – отношение отнятого от термостата с более низкой температурой количества теплоты Q2 к работе A, которая затрачивается на приведение холодильной машины в действие:
(2.63)