Термодинамика

k = n_s = = = = . (9)

На основании закона Майера ( ) показатель адиабаты для идеального газа может быть определен из следующего соотношения:

k = = >1. (10)

Для идеального газа показатель изоэнергетического процесса и поэтому удельное количество теплоты в элементарном процессе может быть определено по формуле

. (11)

Вопрос №16.

Круговой процесс – процесс, который характеризуется возвратом в исходное состояние системы (рабочего тела).
, где - любая из характеристик процесса, таких как давление, объём, температура, энергия, энтальпия и энтропия.
Циклы – периодически повторяющиеся в тепловых машинах круговые процессы.
Если круговой процесс идёт по часовой стрелке это означает, что по верхней дуге тепло подводится, а по нижней отводится. Такой процесс называется прямым и реализуется в тепловых машинах.
Е сли круговой процесс идёт против часовой стрелки это означает, что по нижней дуге идёт подвод тепла, а по верхней дуге идёт отвод тепла. Такой процесс называется обратным и реализуется в холодильных машинах.

Различают три вида циклов тепловых машин: реальные, обратимые и термодинамические.

В реальных циклах тепловых машин имеют место внешняя и внутренняя необратимости.
Внешняя необратимость определяется конечной разностью температур между рабочим телом и источниками теплоты. Этим объясняется то, что реальный цикл теплового двигателя располагается внутри границ температур внешних источников, а реальный цикл холодильной машины - вне границ температур внешних источников .
Внутренняя необратимость обусловлена потерями энергии, связанными с трением, завихрениями и т.д. в процессах цикла.
В обратимых циклах тепловых машин отсутствует внешняя и внутренняя необратимости.
В термодинамических циклах тепловых машин, в отличие от реальных и обратимых циклов, рассматривается не вся система, включающая внешние источники теплоты, а только рабочее тело. При этом в процессах термодинамических циклов отсутствует внутренняя необратимость, то есть все процессы таких циклов являются обратимыми.
Эффективность любого реального теплового двигателя определяется коэффициентом полезного действия (КПД).
Коэффициент полезного действия реальных циклов тепловых двигателей численно равен отношению полученной работы к подведенному извне количеству теплоты


.

Для обратимого цикла теплового двигателя КПД определяется следующим образом:

 _обр = .

Термический коэффициент полезного действия термодинамического цикла теплового двигателя находится из соотношения

= .

Эффективность циклов холодильных машин оценивается холодильным коэффициентом ( ). Холодильный коэффициент численно равен отношению количества теплоты, отводимой от холодного источника, к затраченной работе.

Для реального цикла холодильной машины холодильный коэффициент определяется соотношением


,
для обратимого цикла холодильной машины – из зависимости


,
а для термодинамического цикла холодильной машины – по соотношению


.

Вопрос №17

Цикл Карно.

1. 
   Состоит из двух изотерм и двух адиабат.
   
2. 
   Рабочее тело – идеальный газ.
   
3. 
   Величины и - постоянные.
   

1-2, 3-4 – изотермические процессы.
2 -3, 4-1 - , .
.
Подвод теплоты от горячего источника производится на изотерме 1-2 при температуре Т₁, при этом рабочее тело - идеальный газ расширяется и совершается полезная работа. В процессе дальнейшего расширения по адиабате 2-3 до температуры Т₂ также совершается полезная работа. Для осуществления последующих процессов - сжатия 3-4 по изотерме Т₂ с отводом теплоты к холодному источнику и адиабатного сжатия 4-1 до начальной температуры Т₁ работа затрачивается.
Термодинамический коэффициент полезного действия определяется температурами холодильника и нагревателя.
- индикаторный КПД.
- механический КПД.
- эффективный КПД.

Вопрос №18