Политропные процессы в ts диаграмме

Рабочая диаграмма термодинамических процессов в TS диаграмме.

Зная, что (выражение (13), запишем: T∙ dS ≥ dq, если dS ≥ 0, то и

T∙dS ≥ 0.

Для обратимых процессов T∙ dS = 0, т.к. S = const – процесс возвратился в исходное положение. Для необратимых процессов T∙ dS > 0, т.е. протекание процессов в изолированной системе приводит к увеличению энтропии. Отсюда вывод Клаузиуса о тепловой смерти.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимают под исследованием термодинамических процессов?

2. Какие вы знаете термодинамические процессы?

3. Какая взаимосвязь параметров в процессах при P = const , V = const, T = const, q = const.

4. Напишите для всех термодинамических процессов первый закон термодинамики.

5. Как изменяется внутренняя энергия в каждом термодинамическом процессе?

6. Чему равна работа в каждом из Т.Д. процессов?

7. Что такое политропный процесс, приведите рабочую диаграмму политропного процесса в P-V и T-S координатах.

8. Что такое круговые процессы или циклы?

9. Что такое термический к.п.д. цикла?

10. Зачем изучают цикл Карно?

11. Что такое энтропия газов?

12. Какой цикл называется прямым, и какой – обратным?

13. Чем оценивается эффективность прямого и обратного циклов?

14. Для чего служат тепловые машины, работающие по прямому и обратному циклам?

15. Как связано изменение энтропии с теплом и абсолютной температурой?

16. В чем сущность второго закона термодинамики? Приведите его основные формулировки.

17. Как доказать, что цикл Карно обладает наибольшим к.п.д. по сравнению с к.п.д. других циклов?

18. Дайте аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых циклов.

19. Что вы понимаете под «вечным двигателем» первого рода и «вечным двигателем» второго рода?

20. Приведите рабочую диаграмму в T-S координатах.

Тема: ИДЕАЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

[1, с. 220-250; 8, с. 146-160]

1. Цикл со смешанным подводом тепла (цикл Тринклера).

2. Цикл с подводом тепла при V = const (цикл Отто).

3. Цикл с подводом тепла при Р = const (цикл Дизеля).

Одним из первых предсказал возможность создания ДВС – Сади Карно. В 1897 году Дизель создал свой ДВС. В 1893 русский инженер Манин построил ДВС, работающий на сырой нефти.

При рассмотрении идеальных циклов ДВС за рабочее тело принимают идеальный газ, процесс – замкнутым и обратимым, поэтому эти циклы имеют η_t max, т. к. не учитываются:

а) потери трения, теплопроводность, излучение;

б) изменение химического состава рабочего тела;

в) после совершения каждого цикла рабочее тело не возвращается в первоначальное состояние, а заменяется новым.

Во всех случаях будем принимать 1 кг идеального газа, а процесс горения топлива, как процесс подвода тепла.

Цикл с подводом «q» при V = const; и Р = const

(Цикл Тринклера)

Диаграмма смешанного цикла в РV диаграмме.

1-2 – адиабатное сжатие;

2-3 – подвод тепла при V = const;

3-4 – подвод тепла при Р = const;

4-S – адиабатное расширение;

S-1 – отвод тепла при V = const

Площадь а12345b – q₁ – затраченное тепло за цикл.

q₂ – площадь а15b; ℓ-q = q₁ - q₂;

Т.к. тепло подводится в процессах 2-3 и

3-4, а отводится в 1-5, то: тогда:

(1)

Будем считать, что с = const.

(2)

Подставим (2) в (1) и, зная, что

(3)

Вводим параметры цикла:

- степень сжатия;

- степень увеличения давления при v = const.

- степень предварительного расширения при Р = const.

Выражение (3) разделим и умножим числитель на Т₁, а знаменатель – на Т₂.

(4)

Адиабатное расширение 4-5 и сжатие 4-2 выражается:

Разделим эти уравнения почленно и, учитывая,

что V₅ = V₁; P₃ = P₄; V₂ = V₃:

Для изохорных процессов 5-1 и 2-3:

(5)

(6)

Для изобарного процесса 3-4:

(7)

Перемножим два последние выражения:

(8)

Из уравнения адиабаты сжатия 1-2:

(9)

Подставляем (5), (6), (7), (9) в (4):

(10)

Цикл с подводом тепла при V = const