Карно циклического процесса

Простейшим и важным для дальнейшего изложения является циклический процесс, называемый циклом Карно. [c.43]

Полученные результаты относятся не только к циклу Карно. Они являются общими для любых циклических процессов. Это вытекает из положения, что любой цикл можно заменить бесконечно большим числом бесконечно малых циклов Карно, ограниченных бесконечно малыми отрезками изотерм н конечными отрезками адиабат. [c.83]

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]

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]

Исторически он был получен сначала в результате анализа работы тепловых машин при рассмотрении циклических процессов, в которых осуществляется превращение теплоты в работу (метод Карно—Клаузиуса). Позднее (в начале XX в.) Каратеодори предложил иной способ доказательства существования энтропии для процессов, в которых одновременно могут совершаться работы разных видов. [c.56]

В цикле Карно, как и в любом другом циклическом процессе, AI7=0. При проведении цикла рабочее тело получило количество теплоты Ql—Q2 и произвело работу А, равную площади цикла 5. [c.58]

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА. ТЕОРЕМА КАРНО [c.63]

Эту функцию ввел Р. Клаузиус (1865), назвал энтропией и обозначил буквой 5. Математическое выражение энтропии было получено им из цикла Карно, на котором основана работа тепловой машины. Графическое изображение циклических процессов представлено на рис. 2.1. Рабочее тело (1 моль идеального газа) получает от нагревателя с температурой Т некоторое количество теплоты Q и, расширяясь изотермически (кривая АВ), совершает работу Далее газ расширяется адиабатно, без подвода теплоты (кривая ВС) и его температура падает до Т-2. Совершаемая работа в этом процессе W2 [c.36]

В цикле Карно, как в любом циклическом процессе, А(У = 0. При проведении цикла рабочее тело получило количество теплоты <5 —(Эг и произвело работу И/=И 1— з (так как 1) 2 = [c.37]

Схематически цикл показан на рис. 5. Он образован двумя изотермами, которыми являются линии 1-2 и 3-4, и двумя адиабатами— линиями 2-3 и 4-1. Если циклический процесс осуществлять в направлении 1-2-3-4, то на пути 1-2-3 рабочее тело производит )аботу расширения большую, чем работа сжатия по пути 3-4-1. 1ри полном обороте цикла система совершает некоторую работу Л, численно равную площади, охватываемой контуром 1-2-3-4-1. Согласно первому началу термодинамики нельзя получить работу А, не затратив эквивалентного количества теплоты. В цикле Карно теплообмен осуществляется только по изотермам 1-2 и 3-4. В первом случае система поглощает от среды теплоту Ql (при температуре 71), а во втором — отдает теплоту Q2 при более низкой температуре Гг. По определению величины и положительны. Согласно первому началу термодинамики [c.42]

В качестве примера рассмотрим работу обратимого циклического процесса, происходящего с одним молем идеального газа, который получил название цикла Карно. Этот цикл имеет первостепенное значение при обосновании второго закона термодинамики. Он состоит из двух изотерм и двух адиабат (рис. 6). Про- [c.23]

Газ проводится через циклический процесс (цикл Карно) в следующие четыре стадии [c.75]

Рис. 9. Схема циклического процесса, при котором работа совершается за счет нагревания и охлаждения газа (цикл Карно).

Итак, в длительно работающей машине (в циклическом процессе) принципиально невозможно полностью перевести все тепло в работу. Однако оказывается, что полное превращение в работу было бы принципиально возможно, если бы удалось довести температуру охладителя до абсолютного нуля Т = 0). Именно в этом случае коэффициент полезного действия обратимого процесса был бы равен единице в соответствии с уравнением (2.4). Правда, для практики это не имеет никакого значения, так как температура охладителей в тепловых двигателях всегда выше температуры окружающей среды, которая, естественно, всегда намного выше абсолютного нуля. Это обстоятельство может быть использовано для термодинамического определения понятия абсолютного нуля. Абсолютный нуль — такая температура охладителя, которая в обратимом цикле Карно обеспечивает к. п. д. >] = 1. [c.104]

Идеальный газ совершает квазистатический циклический процесс (цикл Карно), изображенный на фиг. И. Переход из 1 в 2 представляет собой изотермическое расширение, при котором газ находится в контакте с тепловым резервуаром с температурой Т1, переход из 2 в 3 — адиабатическое расширение, переход из 3 в 4 — изотермическое сжатие, при котором имеет место контакт с тепловым резервуаром с температурой и, наконец, переход из 4 в 1 является адиабатическим сжатием. Доказать соотношение [c.44]

Цикл Карно. Теплоту можно частично превратить в работу при условии, что имеются два тепловых резервуара с различной температурой Ту и Т . В циклическом процессе газ или другое рабочее вещество можно использовать для получения работы таким образом, чтобы единственным результатом этого процесса был перенос теплоты от одного резервуара к другому и совершение некоторого количества работы. Циклический процесс представляет собой ряд стадий, через которые система возвращается в первоначальное состояние. Так как V тл Н зависят только от состояния системы, то для рабочего вещества в случае циклического процесса Аи— =0 и АЯ=0. Окружающие тела в общем случае не возвращаются в исходное состояние. [c.101]

Определение эффективности, которое выводится из производства энтропии, является общим и включает циклические процессы как частный случай. Действительно, для неизотермических систем она представляет собой нормировку тепловой эффективности. Это становится яснее из зависимости т) от д. В рассмотренном выше примере, даже в случае, когда тепловая машина действует бесконечно медленно, эффективность цикла Карно может достигаться только при полном сопряжении входного и выходного процессов. Между машиной и клеммами генератора не должно быть потерь. Если потери возникают, то степень сопряжения будет неполной, но можно рассчитать максимальную эффективность и скорость работы, при которой она будет достигаться. Часть входной энергии, затрачиваемой на трение, будет уменьшаться с уменьшением скорости. С другой стороны, энергия, рассеиваемая из-за таких потерь, как утечка тепла между резервуарами, является основной частью общей энергии, затрачиваемой при низких скоростях. Максимальная эффективность представляет собой оптимальный компромисс между этими двумя видами потерь. [c.67]

До сих пор многие соображения высказываются в пользу химического метода, однако тщательный анализ показывает, что и этот метод имеет существенные недостатки. Несмотря на то, что в химическом процессе, казалось бы, не происходит потерь энергии, анализ показывает, что и здесь имеются аналогичные потери. Так, в случае косвенного химического преобразования воды в водород отдельные процессы протекают при различных температурах и давлениях. Следовательно, возможно расширение газов при нагревании или сжатие при повторном охлаждении на различных этапах циклического процесса. Работа, затраченная в этих процессах, приводит к потерям энергии, подобным потерям в цикле Карно, включающем превращение теплоты в механическую энергию. [c.484]

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]

Рассмотрим теперь произвольную машину, работающую между температурами t и /2( 1 > 2)- Пусть А — работа, совершаемая машиной во время каждого цикла, Q и Qч — количества теплоты, поглощенной за цикл при температуре и отданной при температуре 2. Машина не обязательно должна действовать по циклу Карно, но обязательно должна быть циклической, т. е. в конце процесса она должна возвращаться в первоначальное состояние. [c.98]

Замкнутые циклические термохимические процессы являются ограниченными циклами Карно. Их термодинамическая эффективность или эффективность цикла Карно Цта может определяться на основе свободной энергии Гиббса [c.354]

Существует целый ряд теорий, преследующих цель объяснить вышеуказанное явление. Но авторы настоящего труда считают излишним рассматривать их в этом месте. Общее мнение сводится, очевидно, к тому, что в действительности гистерезис представляет собой явление механического свойства. Наблюдаемое при адсорбции разбухание не связано целиком с десорбцией, вследствие чего водяному пару открыт доступ к более значительной площади поверхности. Баркас (см. ссылку 186) объясняет это обстоятельство с точки зрения термодинамики. В своих рассуждениях он прибегает к обосноваийям, на которых построены известный цикл Карно и другие циклические процессы. [c.216]

Проверим энергетический баланс этого кругового процесса в идеальном случае, когда на всех стадиях процесс идет обратимо цикл Карно). Теперь процесс закончится чистым выигрышем в работе, так как работа, необходимая для восстановления исходного состояния, меньше, чем полученная при расширении газа Разность — это чистая работа циклического процесса Ь = Ь — — 11x1 Для циклического процесса, который ведется при [c.99]

Сложная машина отнимет у холодильника Q2I — С2 1 кал теплоты и совершит эквивалентную работу А —А. Эта работа совершена за счет теплоты, полностью превратившейся в работу в циклическом процессе. Такой результат противоречит второму закону. Противоречие указывает на то, что описанная сложная машина неосуществима и что, таким образом, цикл Карно имеет, действи- [c.26]

Цикл Корно является обратимым циклическим процессом, в котором рабочее вещество подвергается четырем последовательным переходам в цилиндре, как показано на рис. 5-1. Изотермическое расширение при более высокой температуре сопровождается Поглощением из резервуара некоторого количества теплоты д2, при более низкой температуре теплота переходит от рабочего вещества к резервуару. Цикл Карно представлен на рис. 5-2 в координатах Р—V. [c.101]

Показано, что определение эффективности, которое выводится из производства энтропии, является общим и включает циклические процессы как частный случай. В неизотермических системах эффективность представляет собой нормировку тепловой эффективности относительно эффективности цикла Карно, действующего в том же самом температурном интервале. Эффективность цикла Карно может быть достигнута только при бесконечно малой скорости действия и полном сопряжении с выходным пооцессом. [c.68]

Упругая деформация, вызванная в теле внешними силами, состоит из двух частей. Первая из них — динамическая — распространяется со скоростью звука во всем теле за ней следует во времени упругое последействие — дальнейшее нарастание деформаций, асимптотически приближаюш ее ее к статическому пределу. Оба вида деформации исчезают при устранении деформируюш,их сил и этим отличаются от явлений остаточной деформации. Можно было бы определить упругое последействие как необратимую часть упругой деформации, вызывающую рассеяние энергии. Гельмгольц [1] приводит упругое последействие при нагрузке и разгрузке как типичный пример необратимого замкнутого цикла. При циклической деформации упругое последействие приводит к тем же результатам, что и магнитный гистерезис это и привело к понятию об упругом гистерезисе. Необходимо, однако, отметить, что между указанными двумя явлениями существует принципиальное различие упругое последействие ведет к необратимости только при конечной скорости деформации, а при бесконечно медленном нарастании и исчезновении деформации упругое последействие не вызывает рассеяния энергии магнитный же гистерезис вызывает рассеяние энергии, не зависящее от скорости намагничивания, и только при чрезвычайно большой быстроте намагничивания потери уменьшаются (при периоде изменения магнитного поля меньше 10 сек. гистерезис исчезает вместе с намагничиванием). Упругим гистерезисом следует поэтому называть не упругое последействие, а остаточную деформацию, представляющую более глубокую аналогию с магнитным гистерезисом. Указанный Гельмгольцем цикл необратим настолько, насколько необратим и цикл Карно, в котором теплота подводится и отводится с конечной скоростью при конечной разности температур, тогда как цикл намагничивания и цикл пластической деформации необратимы независимо от скорости процессов, [c.32]