Ф изика термодинамика бля лекции и вопросы / OF3_3_Teployomkost_Teplovye_mashiny_mini

Абсорбционная холодильная машина

3.3.8. Цикл Карно

Наибольшим КПД будет обладать цикл, состоящий из целиком обратимых процессов, при котором не происходит необратимых переходов теплоты от нагревателя к холодильнику.

Такой обратимый цикл был впервые предложен Карно в 1824 г. и математически подробно проанализирован Клапейроном.

Карно первым показал, что полезную работу можно получить лишь в случае, когда теплота передаётся от нагревателя к рабочему телу и от него к холодильнику. Только большая разность температур нагревателя и холодильника обеспечивает высокий КПД.

Цикл Карно на диаграмме р– V (давление–объём); δQ1 и δQ2 – подводимое и отводимое количество теплоты; площадь ABCD численно равна работе цикла

Схема работы идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно: 1 – от нагревателя Н поступает теплота δQ1, газ под поршнем изотермически расширяется (участок AB на диаграмме цикла Карно); 2 – газ изолирован от нагревателя и холодильника и адиабатически расширяется (участок BC); 3 – газ изотермически (при Т = Т2) сжимается (по линии CD) и отдаёт теплоту δQ2 холодильнику X; 4 – газ изолирован и адиабатически сжимается (участок DA)

Графическое изображение прямого цикла Карно в координатах: а – давлениеобъём; б – температура–объём; в – температура–энтропия. Площадь ABCD пропорциональна работе цикла. Обратный цикл осуществляется в обратном порядке – ADCBA (на графике против часовой стрелки)

Коэффициент полезного действия

(Efficiency)

Работа системы, совершаемая в идеальном круговом процессе (цикле Карно), пропорциональна разности температур нагревателя T1 и холодильника T2, зависит от соотношения начального и конечного объёмов рабочего тела, но не зависит от рода рабочего тела.

В полную работу системы в идеальном круговом процессе (цикле Карно) переходит лишь часть количества теплоты, полученного рабочим телом от нагревателя.

Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого явилось бы полное превращение теплоты в полезную работу.

Коэффициент полезного действия

VA

Heat engine efficiency η (КПД тепловой машины η)

Теорема Карно

(Carnot theorem)

КПД идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно, не зависит от рода рабочего вещества и определяется разностью температур нагревателя T1 и холодильника T2 (теорема Карно) .

Максимальный КПД тепловой машины тем больше, чем выше температура нагревателя T1 и чем ниже температура холодильника

T2.

Цикл Карно

(Carnot cycle)