Второе начало термодинамики в приложении к обратным циклам и роль рабочего тела в совершении цикла

Холодильной машиной называют непрерывно действующую машину, предназначенную для поддержания температурного уровня ниже температурного уровня внешней среды и состоящую из механизмов и аппаратов, объединенных общей системой, в которой циркулирует рабочее тело – рабочий агент, совершающий обратный цикл. В процессе работы холодильная машина осуществляет непрерывный подвод тепла от охлаждаемого объекта с температурой Т₀ к рабочему агенту и отвод тепла в окружающую среду с температурой Т более высокой, чем T_Q. Согласно второму началу термодинамики, такой перенос тепла может быть совершен только при компенсирующем процессе затраты энергии в любом ее виде. Для отвода тепла в количестве Q₀ при температуре T_Q в большинстве случаев затрачивают механическую работу L.Согласно формуле (2.44) общее количество тепла Q, отводимое во внешнюю среду (рис. 3.1), будет равно

Q = Q₀+ AL. (3.1)

Выражение (3.1) является уравнением теплового баланса простейшей холодильной машины.

		Рис. 3.1. Схема переноса тепла в холодильной машине

Термодинамическим наиболее совершенным (идеальным) обратным циклом, у которого величина затрачиваемой энергии минимальна AL_min, является обратный цикл Карно (Carnot), изображенный на тепловой диаграмме c координатами S и Т (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Тепловая диаграмма обратного цикла Карно (Carnot)