Теплота і робота

Існує дві основні форми передачі теплової енергії від одного тіла до іншого упродовж термодинамічного процесу. Перший спосіб передачі енергії реалізується при безпосередньому контакті двох тіл з різними температурами. Кількість енергії, що передається таким способом, називається теплотою або кількістю теплоти. Отже, теплота виникає лише за наявності найменшої різниці температур у різних точках тіла або між тілами.

Звідси, теплота не є повним диференціалом, оскільки не має конкретного числового значення на наступний момент часу, а є лише кількість теплоти, що передається за якийсь проміжок часу.

Теплота—Q [Дж], питома q [Дж/кг]. Підраховується за формулою:

де теплоємність робочого тіла в даному термодинамічному процесі, Дж/(кг·К).

Друга форма передачі енергії реалізується за допомогою силових полів або зовнішнього тиску. Для передачі енергії тіло повинно або пересуватись в силовому полі, або змінювати свій об’єм під дією зовнішнього тиску. Такий спосіб передачі енергії називається роботою і позначається L [Дж], питома l [Дж/кг]. В технічній термодинаміці „зовнішню корисну” роботу підраховують за формулою:

Розрізняють також роботу, що затрачується ззовні на привід термодинамічної системи. Її позначають , і по відношенню до термодинамічної системи вона є „від’ємною”:

Цю роботу підраховують для розрахунку процесів роботи компресорів, холодильних машин. Робота, як і теплота, не є величиною повного диференціалу, оскільки виникає лише за наявності зміни об’єму.

Для термодинамічного аналізу циклів теплових машин поруч з TS-діаграмою застосовують РV-діаграму зміни стану робочого тіла в процесі роботи машин. Зручність користування полягає у тому, що зовнішня корисна робота еквівалентна площі фігури, обмеженої ділянкою процесу і віссю абсцис, а робота підведена ззовні —ділянкою процесу і віссю ординат.

Аналіз одного і того ж циклу даної теплової машини одночасно проводиться за допомогою PV i TS-діаграм. Цикли мають різну геометричну форму, оскільки це різні системи координат.