Кинематика и динамика материальной точки. 5 страница

При изотермическом расширении от нагревателя отбирается тепло (на участке 1-2 рисунка ниже) Вследствие этого температура газа поддерживается неизменной. Соответственно, параметры точки 2 будут равны . На участке 2-3 происходит адиабатное расширение. Внутренняя энергия газа уменьшается и его температура падает до Т₂. Параметры точки 3 - . На участке 3-4 газ изотермически сжимается. Параметры точки 4 - . Выделяющееся при этом тепло отбирается холодильником. Участок 4-1 -адиабатическое сжатие до исходного состояния, соответствующего точке 1. Таким образом, завершен цикл “1-2-3-4-1 и в итоге нагреватель отдал газу теплоту , а холодильник отобрал Разность определяет полезную работу газа за один цикл, так как согласно I началу термодинамики , но для кругового процесса и, следовательно .

Отношение полезной работы к затраченной энергии нагревателя определяет коэффициент полезного действия (к.п.д.) тепловой машины:

Эта формула справедлива для любого обратимого и необратимого процесса.

Можно показать, что для обратимого процесса

.

Тепловые машины тем выгоднее, чем выше температура нагревателя и ниже температура холодильника.

Процессы, изменяющие содержание теплоты в системе, ведут к изменению энтропии (см.рисунок), но в результате совершения полного кругового процесса энтропия системы не изменяется.

Выбор рабочего вещества диктуется соображениями технической и экономической целесообразности. В паросиловых установках тепловых электростанций используется пар, он доступен и прост в обращении. В двигателях внутреннего сгорания используется смесь воздуха с горючим. При горении создается температура выше и КПД выше.

Лекция 9