При относительно малых изменениях и можно считать, что , а . Отсюда

(10)

Если n известно, то, согласно (8), можно найти мольную теплоемкость с политропического процесса

(11)

Используя экспериментальное значение n и теоретическое значение , которое для воздуха может быть найдено по формулам из классического двухатомного газа (i=5)

; (12)

Можно найти по (9) параметр неадиабатичности b

Исследование термодинамического цикла

Изучение цикла осуществляется путем моделирования его на ЭВМ. Моделирование проводится при значении и n, найденном из результатов измерений по формуле (10)

Холодильный коэффициент (х.к). Х.к. определяется в холодильном цикле. Х.к. называется отношение теплоты , отнятой от охлаждаемого тела рабочим телом, к полезной работе. Для SVT- цикла с адиабатой на ветви 1-2, подобно изображенному на рис. 2 х.к. определяется как

(13)

Здесь работы A₁₂ и A₃₁ берутся по абсолютной величине. При этом Q₂₃=A₁₂ так как , а . Для nVT – (политропно-изохорно-изотермического) цикла х.к. определяется как

(14)

При получении последней части равенства учтено, что согласно первому началу, Отсюда . Значение и отличаются от таковых для SVT –цикла построенных в тех же пределах измерения давления от р₂ до р₁

Работа расширения или сжатия в адиабатическом и изотермическом процессах может быть вычислена по формулам

(15)

Для nVT-цикла параметр y в этих формулах следует заменить на n, а сv= сv-c

Величины (13) и (14) для исследуемого цикла очень велики, т.к. малыми являются изменения параметров рабочего тела в цикле. Поэтому практический интерес имеет лишь определение по данным измерений. Можно показать, что это отношение <1. Это объясняется тем, что в SVT- цикле при меньшей результирующей работе рабочее тело охлаждается сильнее на ветви 1-2, чем в nVT- цикле, и поэтому способно отнять больше теплоты от окружающих тел.

КПД теплосилового цикла. Цикл с результирующей полезной работой, получаемой за счет теплоты от теплоотдатчика, называется теплосиловым. Теплосиловой TVS или TVn- циклы получаются при обходе цикла на рис. 2. по часовой стрелке. КПД такого цикла равен

(16)

КПД TVS и TVn- циклов легко найти , если воспользоваться их взаимосвязью с холодильным коэффициентом. Согласно (16) и (13), (14), получим

(17)

(18)

Практический интерес представляет определение отношения , а так же сравнение КПД TVn- цикла с КПД цикла Карно , который равен

(19)

Цикл Карно можно построить на изотермах 1’-3’ (T1) и 4’-2’ (T2’), a так же адиабатах 3’-4’, 2’-1’ (рис.2.) На практике теплосиловые и холодильные циклы удобно так же рассматривать в TS-координатах (рис.3.). Для вычисления энтропии S воздуха в качестве рабочего тела , рассматриваемого как идеальный газ, используют термодинамическое выражение

(20)

г

1

3’

3

2

2’

4’

T₁

T₂

T’₂

S₁ S₂ S₃

S

T

де S₀ стандартная мольная энтропия воздуха, равная 243 дж/моль*К , отнесенная здесь к T₀=273,16К и р₀=10⁵Па. В (20) суть изохорная мольная теплоемкость.

Изменения энтропии в различных процессах SVT или nVT-цикла , согласно (20), определяется как:

(21)

где T_H и V_H -начальные , а T_k и V_k конечные значения параметров рабочего тела на каждой ветви цикла . Внутренняя энергия рабочего тела может быть рассчитана по формуле

(22)

где u_o -мольная внутренняя энергия воздуха при 273,16 К и 10⁵Па, равная 5,53.10³ дж/моль. Приращение внутренней энергии в различных процессах

(23)

причем . Таким образом, внутренняя энергия имеет полное изменение в цикле равное нулю. То же самое можно сказать и об изменение энтропии в цикле ,т. к. и энтропия и внутренняя энергия являются функциями состояния.