Круговые процессы. Обратимые и необратимые процессы. Тепловая машина. II начало термодинамики

Круговой процесс (цикл) – это процесс, в результате которого система, пройдя через ряд промежуточных состояний, возвращается в исходное состояние.

	Любой цикл включает два процесса: расширения газа (участок 1–2, а рис. 6.6, а), в котором работа А 12 > 0, и сжатие газа (участок 2–1, b), где работа А 21 < 0. Таким образом, работа за цикл определяется как А = А 12 – А 21.
Рис. 6.6

Так как система возвращается в исходное состояние, то ее внутренняя энергия остается постоянной. Рис. 6.6, а иллюстрирует прямой цикл, который лежит в основе действия тепловой машины, а 6.6, б – обратный, реализованный в холодильной установке. Схема работы тепловой машины представлена на рис. 6.7.

	За цикл рабочее тело получает от нагревателя количество тепла и отдает холодильнику количество теплоты . Полезная работа определяется разностью полученной и отданной теплоты , а коэффициент полезного
Рис. 6.7

действия выражается как

(6.46)

Все циклы, а также тепловые процессы, протекающие в природе, являются необратимыми.

Термодинамический процесс (цикл) называется обратимым, если при совершении его сначала в прямом, а затем в обратном направлениях, как сама система, так и все внешние тела возвращаются в исходное состояние. Если это не выполняется, то процесс необратим.

II начало термодинамики допускает несколько формулировок:

Невозможен вечный двигатель второго рода, т. е. периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет охлаждения одного источника теплоты.

Невозможен процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученной от нагревателя в эквивалентную ей работу (формулировка Кельвина).

Теплота никогда не может переходить сама собой от тел с более низкой температурой к телам с более высокой температурой (формулировка Клаузиуса).