7)Работа теплового двигателя.

Тепловым двигателем называется периодически действующее устройство позволяющее превращать тепловую энергию в механическую работу. Элементы: 1) Рабочее тело которое заключено в сосуде с поршнем. (2) Нагреватель резервуар от которого рабочее тело получает определенное количество теплотыпри температуре. (3)Холодильник – это резервуар которому рабочее тело передает при.

(рис.)

Чтобы тепловой двигатель работал долгое время рабочее тело необходимо периодически возвращать в исходное состояние т.е совершать круговой процесс.

(рис.)

Рассмотрим прямой круговой процесс т.е совершаемый по часовой стрелке. сообщается тогда. ,численно равна площади под кривой .численно равна площади под кривой ., . Численно равно площади фигуры между иработа за цикл. . В реальном тепловом двигателе КПД равно 10%.

При работе холодильника

(рис.)

Формулировка Клаузиуса: невозможен круговой процесс единственным результатом которого является передача теплоты от менее к более нагретому.

Формулировка Кельвина: невозможен круговой процесс единственным результатом которого является превращение теплоты полученного от нагревателя в эквивалентную работу.

Можно показать что формулировки Клаузиуса и Кельвина эквивалентны кроме того если представить в замкнутой системе процесс противоречащий формулировки Клаузиуса то он сопровождался б уменьшением энтропии которая убывать не может.

Цикл Карно – работа теплового двигателя и холодильной установки. Рассматривая обратимый процесс. Какой обратимый процесс может совершить рабочее тело. Рассматривая цикл. Цикл может состоять из участков в ходе которых не происходит теплообмена с внешней средой, т.е адиабатический процесс и из процессов в ходе которых рабочее тело обменивается с резервуаром кол-вом теплоты при постоянной температуре. Покажем что единственным обратимым процессом во втором случае может быть изотермически процесс. Резервуар обладает большой теплоемкостью так что при сообщении кол-ва теплоты резервуару или при отнятии – температура резервуара не изменится. Передача теплоты от резервуара к рабочему телу может происходить только если температура резервуара не меньше температуры рабочего тела. Обратный процесс от рабочего тела к резервуару может происходить только если температура рабочего тела не меньше температуры резервуара

Единственным обратимым процессом может быть изотермически процесс:

(Рис.)

(рис.)

,,, .

,,;

изменение энтропии. т.е КПД зависит от температуры.

Теорема Карно: КПД идеальной тепловой машины зависит только от температуры нагревателя и холодильника и не зависит от рода рабочего тела. Из периодически действующих машин имеющих одинаковую температуру нагревателя и холодильника наибольшим КПД обладает машина работающая по циклу Карно.

Реальный газ.

Идеальный газ это идеализированный газ в котором не учитываются размеры и взаимодействия между молекулами. В реальном газе мы не учитываем силы отталкивания и притяжения, поэтому Ур-ие Менделеева-Клаперона не применимо. Учет собственного объема сводится к учету сил отталкивания. Реальное расстояние на которое могут подойти 2 центра молекул равно их диаметрам поэтому для центром молекул не достижим объем равный , т.е а значит в расчете на одну молекулу недостижим учетверенный объем молекул. ;.