Карно обратимый

Рабочим телом в этом цикле является 1 моль идеального газа. Все процессы, составляющие цикл Карно, обратимы. Рассмотрим их последовательно. [c.58]

Искусственное охлаждение осуществляют с помощью холодильных машин, в которых реализуют обратные термодинамические круговые процессы (циклы). В идеальном случае циклом холодильной машины может быть обратимый обратный цикл (цикл Карно, обратимый регенеративный цикл и др.). Действительные циклы холодильных машин в значительной степени отличаются от обратимых циклов. Последовательность перехода от идеального к действительному циклу на примере парокомпрессионной двухступенчатой холодильной машины показана на рис. 1—2. Эффективность действительного цикла холодильной машины (степень его приближения к идеальному) можно определить при помощи коэффициента [c.5]

Цикл Карно. Обратимый цикл Карно, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, дает максимальное количество работы. получаемой из единицы теплоты при ее трансформации между двумя заданными температурными уровнями. На рис. 2.5 цикл Карно изображен в координатах р, [c.30]

Уравнение (7) может быть использовано для систем, работающих на тепловой энергии, при определении эффективности цикла Карно (обратимого) в данном интервале температур. Количество теплоты, которое следует подвести к дистиллятору, представляет собой минимальную энергию, определяемую из кривых рис. Х1Х-5, деленную на эффективность цикла Карно. [c.542]

Цикл Карно—это обратимый цикл, состоящий из четырех процессов изотермического расширения при температуре Т , изотермического сжатия при температуре Т , адиабатного расширения и адиабатного сжатия газа. Этот цикл схематически изображен на рис. I, 3, его проекция на координатную плоскость р—и представлена на рис. 1,4. [c.43]

При проведении каждого отдельного процесса равновесного цикла Карно с идеальным газом в обратном направлении не только рабочее тело совершает цикл, но и источники теплоты (нагреватель и холодильник) остаются практически в исходном состоянии (если они очень велики по сравнению с рабочим телом). Поэтому мы называем цикл Карно с идеальным газом обратимым циклом. [c.45]

Так как коэффициент полезного действия обратимого цикла Карно не зависит от рода рабочего вещества, то уравнение (III, 5) относится к любым обратимым циклам Карно (знак равенства) и любым произвольным циклам с максимальной температурой и минимальной температурой (знак неравенства). Следовательно, выражение для коэффициента полезного действия циклического процесса, записанное в виде [c.85]

Отношение Q/T (поглощенной системой теплоты к температуре) называется приведенной теплотой. Уравнение (III, 8) показывает, что алгебраическая сумма приведенных теплот по обратимому циклу Карно равна нулю. [c.87]

Для бесконечно малого обратимого цикла Карно, очевидно [c.87]

Любой цикл может быть заменен совокупностью бесконечно малых циклов Карно (см. стр. 84), поэтому, складывая выражения (III, 9) для всех бесконечно малых циклов, получаем для любого обратимого цикла [c.87]

Цикл Карно строится в форме диаграммы на графике в координатах Р=Р У). Цикл Карно проводится термодинамически обратимо на каждой его стадии. Он включает две изотермы, характеризующие расширение и сжатие газа по кривым АВ и СО, для температур Т1 и Гг- [c.60]

Постулат В. Томсона определяет, что циклически действующая тепловая машина будет являться источником работы, если рабочее тело участвует в круговом процессе между нагревателем и холодильником, которые находятся при разных температурах. Рабочее тело тепловой машины принимает от нагревателя теплоту в количестве при температуре T и передает холодильнику теплоту в количестве Са при температуре Т2 (Т2<.Т ). Разность теплот С]— 2 определяет количество теплоты, пошедшее на производство работы, Численные значения КПД могут быть определены по формулам, приведенным выше. Объединяя формулы (4.4) и (4.5), можно для обратимого процесса из них получить соотношение, определяющее принцип существования энтропии. Однако вначале для выявления новой функции рассмотрим две теоремы Карно С. и Клаузиуса Р. [c.88]

Первая теорема. Карно и Клаузиус доказали теорему о том, что КПД тепловой машины, работаюшей по обратимому циклу, не зависит от природы рабочего тела и его состояния, а зависит только от температур нагревателя и холодильника. Эта теорема доказывается путем логического обсуждения работы двух сопряженно работающих тепловых машин. Пусть первая из машин работает в прямом (1), а вторая (2) в обратном направлении. [c.88]

Вторая теорема. Теорема Карно позволяет определить су-шествование новой термодинамической функции, функции состояния системы — энтропии. Теорема гласит КПД тепловой машины, работаюшей по обратимому циклу Карно, выше КПД тепловой машины, работающей по любому круговому циклу между одними и теми же нагревателем и холодильником (при одной и той же разности температур АТ). [c.89]

Аналогичным образом доказывается теорема Карно коэффициент полезного действия обратимого цикла зависит только от температуры тепловых резервуаров и не зависит от природы рабочего тела. [c.20]

Если рассмотреть любой обратимый цикл в координатах Р и У, то можно показать, что его всегда можно представить как сумму бесконечно малых циклов Карно. [c.23]

Лекция 12. Обратимые и необратимые процессы, циклы. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термодинамики, необратимый цикл Карно. [c.164]

Авторы отказались от традиционного изложения второго начала термодинамики на основе рассмотрения обратимо работающего цикла Карно. По мнению авторов, принцип Каратеодори об адиабатной недостижимости некоторых состояний позволяет значительно логичнее, проще и яснее обосновать второе начало, чем рассмотрение цикла Карно. [c.4]

Аналогично можно определить минимальную работу процесса, когда давление хладоагента уменьшается по мере охлаждения. Если отведение тепла из потока происходит обратимо (холодильными машинами Карно), то будет действительным уравнение (111-170). Последний интеграл этого уравнения равен теплу, отданному потоком. Хотя сам поток и необратим, но по зависимости (1-64) теплота проточного процесса приближенно тоже равна приращению энтальпии Аг. Следовательно, в этом случае также [c.264]

Известно, что степень совершенства данного обратимого ци сла характеризуется сравнением его термического к.п.д. с термическим к.п.д. цикла Карно в том же интервале температур, т.е. относитель ным термическим к.п.д. [c.8]

Критерием совершенства холодильной машины служит обратный цикл Карно, который состоит из четырех обратимых процессов — двух изотермических и двух адиабатических. В этом цикле рабочее вещество (хладагент) отнимает тепло Qo от охлаждаемой среды при постоянной температуре То, адиабатически сжимается до температуры Т окружающей среды (с затратой работы Ь), отдает тепло Q, = Qo + L окружающей среде при постоянной температуре Т и затем подвергается адиабатическому расширению до температуры То. [c.476]

Подобно тому, как в первом законе используется функция состояния — внутренняя энергия и, второй закон в форме, предложенной Клаузиусом, оперирует новой функцией состояния — энтропией 5. К понятию энтропии можно подойти, доказав теорему, что любой замкнутый обратимый цикл можно разбить на бесконечно большое число бесконечно малых циклов Карно. Эта теорема была доказана Клаузиусом, в результате чего дано аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых процессов [c.94]

Нз выражения (П.53), справедливого для обратимого термодинамического процесса Карно, следует [c.94]

Чтобы получить математическое выражение второго начала термодинамики, следует более детально рассмотреть действия идеальной тепловой машины. Идеальной тепловой машиной мы называем такую машину, которая работала бы без трения и без потерь теплоты. В ней рабочим телом является идеальный газ. Работа машины основана на принципе обратимого термодинамического цикла, называемого циклом Карно. [c.66]

Экспериментально установлено, что если различные виды работы могут быть полностью обращены в теплоту и в идеальном случае могут полностью переходить друг в друга, то обратное преобразование невозможно, так как только некоторая часть теплоты превращается в работу при циклическом процессе. Здесь речь идет о закрытой системе, совершающей круговой термодинамический процесс, а не о единичном акте, так как в последнем случае согласно принципу эквивалентности преобразование тепла в работу можно произвести полностью. Такая система является, по сути дела, или тепловой машиной (система суммарно производит работу над источником работы), или холодильной машиной (источник работы суммарно производит работу над системой). Поэтому неудивительно, что изучение вопросов, связанных со вторым началом термодинамики, исторически обязано исследованию принципа действия тепловых машин, назначение которых состоит в превращении тепла в работу. В фундаментальном труде французского инженера Сади Карно Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу (1824) сделана первая, еще весьма несовершенная попытка сформулировать второе начало термодинамики. В труде Карно рассматриваются три основных вопроса 1) необходимое условие для преобразования теплоты в работу 2) условие, при котором трансформация теплоты в работу может достигнуть максимального эффекта 3) зависимость коэффициента полезного действия тепловой машины от природы рабочего вещества. В труде Карно был сделан совершенно правильный вывод, что коэффициенты полезного действия всех обратимых тепловых машин одинаковы и не зависят от рода работающего тела, а только от интервала предельных температур, в котором работает машина. [c.88]

Следовательно, идеально обратимым является такой гипотетический процесс, в котором трение, лучеиспускание, электросопротивление и все другие аналогичные источники рассеяния энергии отсутствуют. Он может рассматриваться как предел реально воспроизводимого процесса, подойти к которому на практике мы можем как угодно близко. Представим себе процесс, происходящий таким образом, что на каждой стадии бесконечно малое изменение внешних условий будет вызывать обращение хода процесса или, иначе говоря, на каждой ступени процесс сбалансирован. Очевидно, система может быть обращена в свое первоначальное состояние бесконечно малыми изменениями внешних условий. В этом смысле говорят, что обратимый процесс осуществим на идеальном опыте . С таким идеальным опытом мы уже имели дело при описании цикла Карно, который весь состоит из процессов, осуществимых только в нашем воображении. [c.94]

Как видно из равенства (1У.ЗО), коэффициент полезного действия теплового обратимого процесса измеряется отношением разности крайних температур течения процесса к абсолютной температуре источника. Это равенство позволяет сформулировать основную теорему второго начала термодинамики, известную как теорема Карно—Клаузиуса коэффициент полезного действия кругового обратимого процесса не зависит от рода веш ества. совершающего этот процесс, но зависит от начальной и конечной температур. [c.103]

Из изложенного выше следует, что во всех случаях КПД необратимой машины Карно (г) ) меньше КПД обратимой машины т] [c.106]

В качестве конкретного примера рассмотрим вначале процесс испарения. Для этого представим себе бесконечно малый обратимый цикл Карно, в котором рабочим веществом является смесь жидкости и ее насыщенного пара. [c.120]

В выражение КПД обратимого цикла Карно (IV.30) введем обозначения нашей задачи Ql—Q2=dA Q2=Lv, температура Ту в нашем случае равна Т, а Т2 — Т—йТ. Отсюда получаем [c.121]

Непосредственное применение двух первых начал термодинамики дает возможность решать разнообразные конкретные задачи. В некоторых случаях для этого пользуются методом воображаемых обратимых циклов. Можно было бы привести много примеров применения этого метода. Так, в данной книге этот метод был применен для вывода абсолютной шкалы температур (с. 98—103), где мы искусственно ввели ряд последовательно связанных циклов Карно. Таким же путем было получено уравнение Клапейрона—Клаузиуса (IV. 129). Хотя метод циклов во всех случаях приводит к правильному решению задачи, его нельзя считать совершенным, поскольку он требует чисто искусственных построений и обходных путей при решении конкретных задач. Поэтому широкое распространение получил другой, более простой метод — метод термодинамических (характеристических) функций, который по праву можно назвать методом Гиббса. [c.131]

Так как по нашему условию все процессы, составляющие цикл Карно обратимы, то и весь цикл является обратимым. Это значит, что цикл Карно можно провести в обратном направлении по пути АОСВА (см. рис. 1.2) также обратимо. Если сначала провести цикл Карно в прямом направлении, а после этого — в обратном, то все тела, принимавшие участие в этих процессах, вернутся в исходное состояние, и во всем окружающем мире не останется никаких следов происшедших процессов. Нагреватель в обратном цикле получит (в форме теплоты) то же количество энергии <Эь которую он отдал в прямом цикле рабочему телу (при ). Холодильник отдаст рабочему телу то же количество энергии (в форме теплоты), которое он получил в обратном цикле (при г) и, таким образом, тоже вернется в исходное состояние. Работа, совершенная рабочим телом (подъем грузов) в каждом из адиабатических и изотермических процессов прямого цикла, равна и противоположна по знаку соответствующей работе прямого цикла, т. е. грузы поднятые на некоторую высоту в прямом цикле, после завершения обратного цикла вернутся в исходное положение. [c.27]

Так, равновесный и обратимый цикл Карно объединяет два пооцесса сам собой идущий, самопроизвольный процесс перехода теплоты <2а0Т нагревателя к холодильнику и сам собой не идущий, нйсамопроизвольный процесс превращения теплоты (Сх—Q. ) в работу (оба процесса идут через рабочее тело цикла, которое является системой, нами рассматриваемой). [c.78]

Таким образом, коэффициет полезного дейст ВИЯ тепловой машины, работающей обратимо по циклу Карно, не зависит от природы [забочего тела машины, а лишь от температур нагревателя и холодильника (теорема Карно—Клаузиуса). [c.83]

Так как функция ф (Т , Т ) не зависит от природы рабочего тела машины, то мы можем найти вид этой функции, используя юбой частный случай, например такой, когда рабочим телом обратимого цикла Карно является идеальный газ. [c.83]

Выражение (III, 4) получено без каких-либо предположений относительно обратимости машины //. Поэтому оно может относиться как к обратимому, так и необратимому процессам. Из выражения (III, 46) следует, что знак равенства относится кобра-т и м ы м циклам. Следовательно, знак неравенства относится к необратимым циклам. В этих циклах необратимость связана, на-гфимер, с тем. что часть работы путем трения превращается в теплоту, вследствие чего уменьшается коэс[)фициент полезного дейст-ния цикла. Таким образом, коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей необратимо, меньше, чем коэффициент полезного действия машины, работающей п обратимому циклу Карно между теми же температурами. [c.83]

Обратимый цикл Карно состоит из двух изотерм 1—2 и 3—4 и двух адиабат 2— и 4—1. Рабочее тело, содержащееся в цилиндре машины, расширяется квазистатически согласно циклу от объема Vi до при температуре Ti (изотерма 1—2). На этом пути рабочему телу сообщается от теплоисточника количество теплоты Qi, которое превращается в работу. Затем рабочее тело адиабатически расширяется (адиабата 2—3) от объема до Vj. При этом дополнительно совершается работа, а его температура понижается от Ti до Гд. После этого рабочее тело квазистатически сжимается при постоянной температуре (изотерма 3—4) от объема V3 до V ,. На сжатие его затрачивается работа, а выделившаяся при этом теплота Qj передается от него холодильнику. Наконец, на пути 4—1 рабочее тело адиабатически сжимается до исходного состояния (точка 1). На сжатие должна быть затрачена работа, в результате процесса сжатия температура рабочего тела повышается до первоначального значения Т. В итоге разность абсолютных значений теплот Qi — Q2 превращена в работу, которая будет равна площади цикла 1—2—3—4. [c.220]

Введем два новых определения. Процесс, проходящий при условии Т = onst, называется изотермическим процессом-, процесс, проходящий при условии d Q =0, называется адиабатическим. Следовательно, для протекания адиабатического процесса система должна быть термически изолирована от окружающей среды. Рассмотрим гомогенную систему и обратимый цикл, состоящий из двух адиабат и двух изотерм цикл Карно). [c.22]

Перенос тепла с одного температурного уровня на другой — обратимый процесс, следовательно, тепло может быть перенесено по обращенному циклу Карно с низшего температурного уровня Гц на ВЫСП1ИЙ температурный уровень Т при соответствующей затрате работы АЬ. В частности, процесс охлаичдения может быть проведен следующим путем (рис. 9-1). Рабочее тело (газ) адиабатически [c.203]

Наиболее эффективным будет холодильный процесс, при котором все изменения состояния обратимы (так называемый цикл Карно, рис. П1-42). Здесь имеет место изотермический отвод тепла при соприкосновении цилиндра с нижним сборником тепла, имею щим температуру Т1. Расширение хладоагента происходит по линии АВ. Затем происходит адиабатическое сжатие по ВС, которому сопутствует увеличение температуры хладоагента в цилиндре доТг. Далее следуют изотермическое сжатие по линии СО с отдачей [c.256]

Тепло, отведенное хладоагентом во время нагревания по изобаре, определяется площадью под кривой АВ, так как расширение газа в цилиндре может происходить обратимо в отношении равновесия давления газа и силы, действующей на поршень. Теплота эта меньше теплоты соответствующего элемента цикла Карно, измеряемой площадью под изотермой РВ. Аналогично, тепло, отданное в цикле Рэнкина, измеряется площадью под кривой ЕО. Разность этих площадей АВОЕ — работа цикла, которая больше работы цикла Карно (ЕСВР) в тех же пределах температур. Отсюда следует, что холодильный коэффициент цикла Рэнкина будет значительно ниже, чем обратимого цикла Карно. Причиной этого является затрата работы на необратимость процессов отвода и отдачи тепла хладоагентом. [c.258]

Все термодинамические способы повышения степени рекуперации тепловой энергии в узлах теплообмена и ТС в целом определяются вторым законом термодинамики [7,20-24] идельаные обратимые процессы протекают без изменения энтропии, в то время как в реальных, необратимых процессах, она возрастает. Наиболее отчетливо это видно из анализа идеального цикла Карно, в котором возможно максимальное превращение имеющегося тепла в работу. Если обозначить количество тепла при температуре потока Т через Ц, а -температура окружающей среды, то теоретически максимально возможное количество работы А, получаемое в цикле Карно, равно Q (Т -Т )/Т . Величина TQ/TJ - часть тепла, которое рассеивается в атмосферу (рис. I). Зависимость цикла Карно от температуры =(Т]--Тд)/Т представлена на рис. 2. Из изложенного вытекает несколько важных термодинамических предпосылок, учет которых при синтезе оптимальных ресурсосберегающих ТС позволяет обеспечивать их высокую эффективность. [c.38]

Первое начало термодинамики применимо к описанию как обратимых, так и необратимых процессов. В некоторых случаях можно воздействовать на систему таким образом, чтобы необратимый термодинамический процесс протекал обратимым путем. Для этого, как правило, систему необходимо снабжать специальным устройством для совершения работы. Для пояснения этого утверждения удобно сослаться на пример передачи теплоты от более нагретого тела к менее нагретому. Если оба тела привести в соприкосновение, то будет происходить самопроизвольный процесс передачи теплоты от одного тела к другому до тех пор, пока температуры обоих тел не сравняются. Этот процесс носит необратимый характер, так как проведение процесса в обратном направлении без совершения работы невозможно. Тем не менее процесс передачи теплоты можно сделать обратимым, если для этого использовать тепловую машину, например на основе цикла Карно, с идеальным газом. В этом случае система наряду с передачей теплоты будет совершать определенную работу, которая в обратном процессе может быть использована для передачи теплоты от менее нафетого тела к более нагретому [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология