ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Работа различных процессов. Цикл Карно из "Курс физической химии Том 1 Издание 2" При движении электрического заряда е в электрическом поле против направления падения потенциала ф и на участке, где изменение потенциала равно ф, а также при увеличении заряда тела, имеющего потенциал tj), на величину de работа совершается над системой, величина ее равна в первом случае —e iif), а во втором случае —if fe. [c.41] Аналогичным образом можно выразить работу увеличения поверхности S раздела между однородными частями системы (фазами) 8A = —ods, где а — поверхностное натяжение. [c.41] Здесь р, —W, —о, —я) — силы в обобщенном смысле обобщенные силы) или факторы интенсивности-, v, h, s, е — обобщенные координаты или факторы емкости. [c.41] В каждом конкретном случае следует определить, какие виды работы возможны в исследуемой системе, и, составив соответствующие выражения для бЛ, использовать их в уравнении (I, 2а). Интегрирование уравнения (I, 24) и подсчет работы для конкретного процесса возможны только в тех случаях, когда процесс равновесен и известно уравнение состояния, связывающее факторы интенсивности и факторы емкости. [c.41] Для очень многих систем можно ограничить ряд уравнения (I, 24) одним членом — работой расширения. [c.41] В машинах, производящих работу, например в тепловых машинах, определенное количество какого-либо вещества (или смеси веществ), называемое рабочим телом, совершает циклическую последовательность процессов, периодически возвращаясь в исходное состояние. Таким путем достигается превращение теплоты в работу. [c.42] Простейшим и важным для дальнейшего изложения является циклический процесс, называемый циклом Карно. [c.42] Цикл Карно — это обратимый цикл, состоящий из четырех процессов изотермического расширения при температуре Г], изотермического сжатия при температуре Гг, адиабатного расширения и адиабатного сжатия газа. Этот цикл схематически изображен на рис. I, 3, его проекция на координатную плоскость р—у представлена на рис. I, 4. [c.42] Здесь у = Ср/С — отношение мольных теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме. [c.43] Величина т) зависит, таким образом, от разности температур, между которыми работает тепловая машина — цикл Карно. При 7 1 = Г2, очевидно, Т1=0, т. е. получение работы в подобной машине при постоянной температуре невозможно. Полное превращение поглощенной теплоты в работу (11 = 1) теоретически возможно при Т2=0, т. е. если бы был возможен холодильник с температурой 0°К. [c.44] Цикл Карно равновесен, так как все составляющие его процессы равновесны. При проведении этого цикла в обратном направлении все характеризующие его величины имеют те же значения, что в прямом цикле, но обратные знаки . Теплота Q2 поглощается газом у тела с низшей температурой Гг и вместе с отрицательной работой А цикла передается телу с высшей температурой Г1. В сумме нагреватель получает теплоту Р1 = Р2+ - Таким образом, в обратном цикле Карно работа превращается в теплоту и одновременно теплота Q2 переносится от тела с низшей температурой к телу с высшей температурой. Обратный цикл Карно дает схему действия идеальной холодильной машины. Коэффициентом полезного действия обратного цикла Карно называется отношение затраченной работы к теплоте, отданной нагревателю, т. е. та же величина т], что для прямого цикла. [c.44] Величина Р характеризует эффективность использования работы А, затрачиваемой для отнятия теплоты ( 2 У холодильника. [c.44] Выше (стр. 33) говорилось, что работа (и теплота) не является функцией состояния системы и зависит от пути процесса, хотя бы и равновесного. Пользуясь циклом Карно, можно иллюстрировать это положение. Действительно, при переходе системы из состояния, характеризуемого точкой А (рис. 1,4, стр. 42), в состояние, характеризуемое точкой С, работа по пути AB не равна работе по пути AD . Их разность равна площади цикла. Очевидно, не равны и теплоты Qi и Q2, получаемые системой, при изменениях ее состояния, происходящих по путям AB и AD . [c.45] Цикл Карно для идеального газа является идеальной, не осуществимой в практике схемой тепловой (холодильной) машины. В технической термодинамике рассматриваются другие циклы, более близкие к реальным процессам в тепловых машинах, и вычисляются коэффициенты полезного действия этих циклов. [c.45] Силовые циклы. Рассмотрим циклы, отражающие процессы в некоторых основных типах тепловых машин. [c.45] Процессы в двигателях внутреннего сгорания изображаются в упрощенном виде циклом Дизеля (рис. 1,6). [c.45] После этого открывается вентиль и в цилиндр подается под давлением жидкое топливо, которое воспламеняется (при высокой температуре). Точка О отвечает состоянию системы в момент воспламенения топлива. Горение топлива проходит при постоянном давлении (прямая ОА), газ расширяется до объема, которому отвечает точка Л. В этот момент подача топлива прекращается. Остальной части хода поршня соответствует адиабатическое расширение (кривая АВ). По достижении объема и давления, характеризуемых точкой В, открывается выхлопной клапан и давление в цилиндре быстро падает (прямая ВС). [c.46] Если процесс происходит между температурами 7 1=2(Ю0 К и Г2=350°К с перепадом давления от р =34 атм до Ра=0.56 атм, то коэффициент полезного действия цикла Дизеля равен 0,56. Коэффициент полезного действия цикла Карно в тех же пределах температур был бы равен 0,82. [c.46] Вернуться к основной статье