11. Термодинамическая обратимость процессов

Термодинамически обратимыми называются процессы изменения состояния рабочего тела, которые могут быть проведены в обратном направлении таким образом, что и само рабочее тело, и окружающая среда пройдут через те же промежуточные состояния, что и в прямом направлении, но лишь в обратной последовательности . В противном случае процессы являются термодинамически необратимыми.

Для того, чтобы процесс был обратимым, необходимо соблюсти два условия: во – первых, в каждый данный момент рабочее тело должно находиться в равновесном состоянии, т.е. процесс должен быть равновесным; во– вторых, разность температур при любом теплообмене между рабочим телом и внешним источником теплоты, должна быть в каждый данный момент бесконечно малой.

Если не соблюдено первое условие, то процесс является внутренне необратимым; если не соблюдено второе условие, то он является внешне необратимым.

Для того, чтобы два условия обратимости были соблюдены, процесс должен протекать с бесконечно малой скоростью, и если температура рабочего тела в ходе процесса изменяется, то необходимо наличие бесконечно большого числа источников теплоты с бесконечно близкими температурами и рабочее тело должно проходить в соприкосновение последовательно с каждым из них. Поэтому естественно, что понятие об обратимых процессах является научной абстракцией и все реальные процессы необратимы.

12. Оценка эффективности циклов.

В прямых циклах теплота превращается в работу, а в обратных – работа превращается в тепло.

Рассмотрим прямой цикл на верхнем участке к циклу подводиться теплота q_1,на нижнем отводится теплота q ₂ , разность этих количеств теплоты (q₀=q₁ –q₂)расходуется на совершение работы l₀ , равной площади, ограниченной линией цикла, причем по первому закону термодинамики q₀ =l₀.

Прямые обратимые циклы являются идеализацией комплекса реальных процессов, осуществляемых в тепловых двигателях с целью превращения теплоты в работу. Поэтому характеристикой эффективности таких циклов является отношение

,

Это отношение называется термическим коэффициентом полезного действия (к.п.д.) данного цикла.

Рассмотрим обратный цикл.

На нижнем участке тепло подводится в количестве q_2, на верхнем участке тепло отводится в количестве q₁. Разность этих количеств тепла q₀ = q₁ –q₂ представляет собой тепло, полученное за счет затраты работы, равной площади цикла, причем по первому закону термодинамики q₀ =l₀.

Обратные обратимые циклы являются идеализацией комплексов реальных процессов, осуществляемых в холодильных установках с целью переноса теплоты с более низкого на более высокий температурный уровень. Поэтому характеристикой эффективности таких циклов является отношение

,

показывающее, какое количество теплоты, отводимого от холодных источников, приходится на единицу затраченной работы. Это отношение называется холодильным коэффициентом.