Цикл Карно.

Рассмотрим обратимый цикл, при осуществлении которого вся теплота в цикле подводится и отводится в изотермических процессах, а число источников минимально – два: один теплоотдатчик и один теплоприемник.

Осуществить обратимо цикл при таких условиях можно сле­дующим образом. Сначала в изотермическом процессе расшире­ния теплота обратимо подводится к рабочему телу от теплоотдатчика с постоянной температурой. Затем в обратимом адиабатном процессе расширения, в котором отсутствует теплообмен между рабочим телом и источниками теплоты, температура рабочего тела понижается до температуры теплоприемника. Далее в обратимом изотермическом процессе при температуре теплоприемника про­исходит отвод теплоты от рабочего тела к нему. Замыкающим цикл процессом должен быть опять обратимый адиабатный про­цесс, в котором при отсутствии теплообмена с внешними источни­ками теплоты температура повышается до начальной и рабочее тело возвращается в первоначальное состояние.

Таким образом, обратимый цикл, осуществленный между двумя источниками тепла постоянной температуры, должен состоять из двух обратимых изотермических и двух обратимых адиабатных процессов.

Этот цикл впервые был рассмотрен Сади Карно в его работе «Размышления о движущей силе огня и о машинах,

способных развивать силу», опубликованной в 1824 г.

Указанный цикл изображен на диаграмме (рис. 2).

Представим себе тепловую машину, цилиндр которой может быть по мере надобности как абсолютно теплопроводным. Так и абсолютно нетеплопроводным.

Пусть в первом положении поршня начальные пара­метры рабочего тела p1, v₁а температура Т1равна температуре теплотдатчика. Если в этот момент цилиндр будет абсолютно теплопроводным и если его привести в соприкосновение с теплоотдатчиком бесконечно большой энергоемкости, сообщив рабочему телу удельное количество теплоты q₁по изотерме 1-2, то газ расширится до точки 2 и совершит работу. Параметры точки 2: p₂, v₂ T₁От точки 2цилиндр должен быть абсолютно нетеплопроводным. Рабочее тело с температурой T_1, расширяясь по адиабате 2- 3до температуры теплоприемника T₂, совершит работу. Параметры точки 3:p₃, v₃ T₂. От точки 3делаем цилиндр абсолютно теплопроводным, сжимая рабочее тело по изотерме 3-4, одновременно отводим удельное количество теплоты q₂в теплоприемник. В конце изотер­мического сжатия параметры рабочего тела будут p₄, v₄ T₂ . От точки 4 в абсолютно нетеплопроводном цилиндре адиабатным про­тесом сжатия 4-1рабочее тело возвращается в первоначальное состояние.

Из всех возможных циклов он обладает max термическим КПД. Нужно найти наивыгоднейшие процессы, образующих цикл. Карно доказал, что лучшим является обратимый цикл, состоящий из 2-х изотерм и 2-х адиабат.