34 Круговые процессы Обратимые и необратимые процессы

Термодинамический процесс называется обратимым, если он может осуществляться как в прямом, так и в обратном направлении, причем если такой процесс осуществляется сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система возвращается в первоначальное состояние, то в окружающей среда и в этой системе не происходит никаких изменений. Всякий процесс, не удовлетворяющий этим условиям, является необратимым.Круговым процессом (или циклом) называется процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное. На диаграмме процессов цикл изображается замкнутой кривой (см.рис. a). Цикл, совершаемый идеальным газом, можно разбить на процессы расширения (1–2) и сжатия (2–1) газа. Работа расширения A1 (определяется площадью фигуры 1 a 2 V1 V2 2) положительна (dV>0)), работа сжатия A2 (определяется площадью фигуры 1 a 2 V1 V2 2) отрицательна (dV<0), Следовательно, работа A= A1+ A1, совершаемая газом за цикл, определяется площадью, охватываемой замкнутой кривой. Если за цикл совершается положительная работа A>0 (цикл протекает по часовой стрелке), то он называется прямым (рис., а), если за цикл совершается отрицательная работа A<0 (цикл протекает против часовой стрелки), то он называется обратным (рис. b).

35 Тепловые и холодильные маширы

Тепловой двигатель - это периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет полученной извне теплоты. 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 .Термический КПД двигателя:

η=A/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-(Q2-Q1).

Процесс, обратный происходящему в тепловом двигателе, используется в холодильной машине: от термостата с более низкой температурой T2 за цикл отнимается количество теплоты Q2 и отдается термостату с более высокой температурой T1. При этом Q=Q1-Q2=A или Q1=Q2+A.

Количество теплоты Q1, отданное системой термостату T1, больше количества теплоты Q2, полученного от термостата T2, на величину работы, совершенной над системой.

Эффективность холодильной машины характеризует холодильный коэффициент η' - отношение отнятой от термостата с более низкой температурой количества теплоты Q2 к работе A, которая затрачивается на приведение холодильной машины в действие:

η'=Q2/A=Q2/(Q1-Q2). (69)

36 Цикл карно и его кпд

Прямой Цикл Карно состоит из двух обратимых процессов: изотермического расширения при температуре Т1, …

В прямом цикле – газ совершает работу за счёт сообщённой ему теплоты. В обратном цикле над газом совершается работа.

Циклом Карно называется такая совокупность термодинамических процессов, в результате которых системы возвращается в исходное состояние. Термодинамическая система, совершающая круговой процесс и обменивающаяся энергией с другими телами, называется рабочим телом. В тепловых машинах обычно- газ.

Прямым циклом называется круговой процесс, в котором система совершает положительную работу >0.

Обратным циклом называется круговой процесс, в котором система совершает отрицательную работу <0.

Термический коэффициент полезного действия прямого цикла Карно, совершаемого ид. газом :

. Величина зависит только от отношения температур холодильника Т₂ и нагревателя Т₁.