16. Изопроцессы идеального газа. Зависимость теплоемкости от вида процесса. Адиабатический процесс.

Изопроцессы - термодинамические процессы, во время которых количество вещества и ещё одна из физических величин (параметров состояния: давление, объём или температура) - остаются неизменными.

Изобарный процесс - процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении: .

.

.

.

.

Изохорный процесс - процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объёме: .

.

, .

.

.

.

Изотермический процесс - процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре: .

, .

.

, где dS - приращение энтропии в системе, а δQ - бесконечно малое количество теплоты, полученное этой системой.

Адиабатический (адиабатный) процесс - процесс, при котором система не обменивается тепловой энергией с окружающим пространством: .

.

.

.

Уравнение адиабаты: .

17. Тепловые двигатели и холодильные машины. Кпд. Обратимые и необратимые процесы. Круговой процесс. Цикл Карно для идеального газа и его кпд

Тепловой двигатель - устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию, использует зависимость теплового расширения вещества от температуры.

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.

Принцип работы теплового двигателя: 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.

Принцип работы теплового двигателя: 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.

Коэффициент полезного действия (КПД) - это отношение полезной работы к совершённой работе.

КПД теплового двигателя: .

Чтобы КПД был равен 1, необходимо, чтобы Q₂=0, а это запрещено вторым началом термодинамики. Таким образом, вечный двигатель не может существовать.

Обратимый процесс - термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии.

Обратимые процессы дают наибольшую работу. Бо́льшую работу от системы вообще получить невозможно. Это придает обратимым процессам теоретическую важность. На практике обратимый процесс реализовать невозможно. Он протекает бесконечно медленно, и можно только приблизиться к нему.

Круговой процесс - такой процесс, в котором начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление, объём, температура, энтропия), совпадают.

Цикл Карно - идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении.