Цикл термодинамічний – це

Пряме перетворення теплової енергії на роботу забороняється постулатом Томсона (див. Друге початок термодинаміки). Тому для цієї мети використовуютьсятермодинамічні цикли.

Для того, щоб керувати станом робочого тіла, теплову машину входять нагрівач і холодильник. У кожному циклі робоче тіло забирає деяку кількість теплоти (Q1) у нагрівача і віддає кількість теплотиQ2 холодильнику. Робота, виконана тепловою машиною в циклі, дорівнює, таким чином,

,

оскільки зміна внутрішньої енергіїUу круговому процесі дорівнює нулю (це функція стану).

Нагадаємо, що робота не є функцією стану, інакше сумарна робота за цикл також дорівнювала б нулю.

При цьому нагрівач витратив енергіюQ1. Тому тепловий, або, як його ще називають, термічний або термодинамічний коефіцієнт корисної дії теплової машини (ставлення корисної роботи до витраченої теплової енергії) дорівнює

.

Обчислення роботи та ККД у термодинамічному циклі

Робота в термодинамічному циклі, за визначенням, дорівнює

,

деC- контур циклу.

З іншого боку, відповідно до першого початку термодинаміки, можна записати

.

Аналогічним чином, кількість теплоти, передана нагрівачем робочому тілу, дорівнює

.

Звідси видно, що найбільш зручними параметрами для опису стану робочого тіла термодинамическом циклі служать температура і ентропія.

Цикл Карно та максимальний ККД теплової машини

цикл

Уявімо наступний цикл:

Фаза А→Б. Робоче тіло з температурою, яка дорівнює температурі нагрівача, приводиться в контакт з нагрівачем. Нагрівач повідомляє робочому тілу тепла візотермічний процес (при постійній температурі), при цьому обсяг робочого тіла збільшується.

Фаза Б→В. Робоче тіло від'єднується від нагрівача і продовжує розширюватися адіабатично (без теплообміну з довкіллям). Його температура зменшується до температури холодильника.

Фаза В→Г. Робоче тіло приводиться в контакт із холодильником та передає йому тепла в ізотермічному процесі. У цьому обсяг робочого тіла зменшується.

Фаза Г→А. Робоче тіло адіабатично стискається до вихідного розміру і його температура збільшується до температури нагрівача.

Його ККД дорівнює, таким чином,

,

тобто залежить тільки від температур холодильника та нагрівача. Видно, що 100% ККД можна отримати тільки в тому випадку, якщо температура холодильника є абсолютний нуль, що недосяжно.

Можна показати, що ККД теплової машини Карно максимальний у тому сенсі, що ніяка теплова машина з тими ж температурами нагрівача і холодильника не може мати більшого ККД.

Зауважимо, що потужність теплової машини Карно дорівнює нулю, тому що передача тепла без різниці температур йде нескінченно повільно.

Література

  • Базаров І. П. Термодинаміка. М: Вища школа, 1991, 376 с.
  • Базаров І. П. Помилки та помилки в термодинаміці. Вид. Друге испр. М: Едиторіал УРСС, 2003. 120 с.
  • Квасніков І. А. Термодинаміка та статистична фізика. Т.1: Теорія рівноважних систем: термодинаміка. Том.1. Вид. 2, випр. та дод. М: УРСС, 2002. 240 с.
  • Сівухін Д. В.Загальний курс фізики. - М.: Наука, 1975. - Т. II. Термодинаміка та молекулярна фізика. - 519 с.
  • Александров А. А. Термодинамічні засади циклів теплоенергетичних установок. Видавництво МЕІ, 2004.

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Цикл термодинамічний" в інших словниках:

ЦИКЛ ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ — круговий процес, який здійснюється термодинамічний. системою. Досліджувані в термодинаміці цикли є поєднання разл. термодинамічні. процесів, і в першу чергу ізотерміч., адіабатич., Ізобарич., Ізохор. До Ц. т., дослідження до рих ... ... Фізична енциклопедія

цикл термодинамічний — сукупність термодинамічних процесів, у яких робоче тіло (пар, газ) повертається у початковий стан. Приклад: ідеальний цикл Карно. У так званому прямому термодинамічному циклі частина теплоти, що повідомляється робочому тілу… Енциклопедичний словник

ЦИКЛ ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ — круговий процес, який здійснюється термодинамічний. системою. Досліджувані в термодинаміці цикли є поєднання разл. термодинамічні. процесів, і в першу чергу з терміч., адіабатич., Ізобарич., Ізохор. До Ц. т., дослідження до … Фізична енциклопедія

ЦИКЛ ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ — сукупність процесів, у яких робоче тіло (пар, газ) повертається у початковий стан. Приклад: Карно цикл ідеальної теплової машини. У т.з. прямому циклі термодинамічній частині теплоти, що повідомляється робочому тілу,… … Великий Енциклопедичний словник

Цикл термодинамічний — Круговий процес, який здійснюється термодинамічною системою (Див. Термодинамічна система). Цикли, що вивчаються в термодинаміці, являють собою поєднання різних термодинамічних процесів, і в першу чергу ізотермічних,… … Велика радянська енциклопедія

Цикл термодинамічний - холод. техн. Термодинамічний процес, у якому кінцевий стан системизбігається з початковим … Універсальний додатковий практичний тлумачний словник І. Мостицького

ЦИКЛ ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ — сукупність термодинамічних. процесів, в результаті яких робоче тіло (пар, газ) повертається в первонач. стан. приклад: ідеальний Карпа цикл. У т.з. Прямому Ц. т. частина теплоти, що повідомляється робочому тілу, перетворюється на корисну роботу, а в ... ... Природознавство. Енциклопедичний словник

Цикл двигуна - сукупність послідовних процесів, що періодично відбуваються в двигуні внутрішнього або зовнішнього згоряння і зумовлюють його роботу. Розрізняють термодинамічний і дійсний Ц. д. На відміну від циклу термодинамічного.

ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ ЦИКЛ - див. Цикл термодинамічний … Природознавство. Енциклопедичний словник

цикл виробництва — [production cycle (lead)] сукупність процесів, що забезпечують багаторазову повторну участь речовин у виробництві («незамкнутий цикл») та його співіснування з навколишнім середовищем відповідність вимогам екології (ГДК на викиди). До цих ... Енциклопедичний словник з металургії