Оглавление:
Цикл Карно
- цикл Карно Прежде всего, необходимо ознакомиться с процессом циркуляции, происходящим в тепловом двигателе.«Существует множество типов таких рабочих циклов, но для построения теории достаточно рассмотреть только один из них-цикл Карно.» И фигура тоже. 6. Цикл Карно и любой цикл в плоскости P-V. Кроме того, это исторически было исследовано раньше others. In в этом процессе
рабочее вещество завершает свой полный цикл и делится на следующие 4 стадии(рис.6). 1.Изотермическое расширение при температуре t2 связано с поглощением тепла Q2(кривая A）、 2.Адиабатическое расширение: Q = 0 (кривая C). 3.Изотермическое сжатие в низкотемпературном ТВ с переносом теплоты Qx(кривая B). 4.Адиабатическое сжатие: Q = 0 (кривая C’).Когда система вернется
Состояние, внутренняя энергия изменения не происходит. Поэтому, согласно первому закону, совершенная работа равна. Д = В2-Гв(2.1） Обратите внимание, что согласно 2-му закону, L <^ Q2, или 1, основанный на 2-м законе, указывает, что e является наиболее важным, когда процесс выполняется обратимо. Для этого рассмотрим
Количество тепла, выделяемого из теплого резервуара отношение этой работы к Q2 называется коэффициентом полезного действия e (КПД). Людмила Фирмаль
машину, где цикл осуществляется (не обязательно реверсивный)между резервуарами с постоянной температурой 2 Т2 и телевизором. Его эффективность определяется формулой (2.2).Мы должны это доказать. е <ОБР, (2.3） Или, согласно определению (2.2)、 — Да, сэр. Корпусов QFP. <2-4） Чтобы доказать зависимость (2.4), машина необратимого цикла сопряжена с обратимой машиной, которая работает в противоположном
направлении между резервуарами одинаковой температуры, а резервуар более высокой температуры t2 имеет количество тепла Q?26р было дано, более низкая температура tx поглощала тепло Q°6r. согласно Первый закон термодинамики, в 1 цикле, 2-я машина выполняет работу, равную Q $ 6p-Q ^ 6p. [Примечание ] Согласно определению обратимого процесса, что такое количество Qo6p и O®6?Равна значению формулы (2.4) То есть количество тепла, отдаваемого в бак при температуре tv и поглощаемого из бака при температуре t2,
когда процесс обратим. См. Рисунок 1. 6.]Общий объем работы, полученной от спаренного станка, равен Л =(Д2-Д.) — (). (2.5） В добавлении, реверзибельная машина необратимая машина, но только количество поглощенной тепловой энергии причинит бак быть брошенным в условиях высоких температур. (2.6）
- Следовательно、 Л = М°l69-Ци. (2.7） Это означает, что количество тепла Qi6p-Q \теперь полностью функционально и никаких других изменений не произошло. Однако, согласно 2-му закону(формулировка Кельвина), это невозможно. Поэтому работа Л. не является перспективной. Продолжать. Какой Вопрос?6р <М \ т,
и по предположению, Q26p = с?2.Мы получаем Вопрос?6р, шт. Или еобр.» Если вам нужно доказать. Равенство возникает только тогда, когда первая машина также функционирует обратимо. Поэтому реверсивная машина Карно более эффективна, чем другие машины, подключенные к тепловому резервуару той же температуры. Так как свойства рабочего вещества не описаны в описании, то этот
максимальный КПД должен зависеть только от температуры 2 тепловых резервуаров. eobP = е(ФВ ТЖ.(2.9）1.To проверьте это, заметьте, что eobr является универсальной
Абсолютная температура. Кельвин, используя универсальность функции eobr, впервые установил, что может быть введена температурная шкала, не связанная со свойствами термометрического substance. Людмила Фирмаль
функцией 2 температур, поэтому отношение уравнения (2.2) (Q1 / Q2) к 6p также является универсальной функцией 2 температур. Функция выглядит так — Да, сэр. Е.（、） 2 кв. 9（、） Фактически, вы можете произвольно разделить процесс (tiQv t2Q2)на 2 процесса, чтобы получить тот же результат result. To сделайте это, 2 дополнительных цикла Карно (txQv tmQm) и(tmQm, t ^ Q ^ Г)Г) УК (2.11） Q *
от ос Поскольку температура tm может быть выбрана произвольно, соотношение (2.10), очевидно, справедливо. Формат функции 0 остается undefined. It зависит от масштаба температуры t. Если вы имеете в виду шкалу Цельсия, из опыта это так 0 (t°С)= const (t + 273,15°). (2.12） (2.10） Однако термодинамическая шкала может быть введена как температура самой функции 0. Если константа (2.12)
равна 1, то эта шкала называется абсолютной шкалой, или шкалой Кельвина).Отличные температурные показания газовых термометров очень близки к температуре шкалы Кельвина. (2.13） 0 = 7 \ Это может быть доказано для учета цикла Карно, в котором идеальный газ используется в качестве рабочего вещества (см. Рисунок 6).Напомним, что цикл состоит из следующих процессов: А-
изотермическое расширение при температуре T2, где объем изменяется от K до V2\ Изотермическое сжатие при температуре Tx с изменением объема от B-V3 до VA\ Адиабатическое расширение с изменением объема от C и C-V2 до V3 и адиабатическое сжатие с изменением объема от V4 до V3. Процесс A. поскольку газ полон (dU / dV)T = 0, внутренняя энергия остается постоянной. Все тепло, полученное от бака при температуре T2, преобразуется во внешнюю
работу Два К2-Ф ПДВ = RT2^. (2.14） я 1 Процесс B. In таким же образом работа, выполняемая при сжатии, преобразуется в тепло, которое передается в холодный резервуар 4. Q,= J P dV = RTX вход. (2.15） с. Процесс C и C’, газ идеален, так как U зависит только от температуры 7, из Формулы (1.13) получается, что работа, проделанная в 1 из этих 2 процессов теплоизоляции полностью компенсирует работу, проделанную в других processes. In факт, используя условия теплоизоляции CvdT + P dV = 0, выглядит так: с 1.
СV(Т2-Тл)= с ПДВ = — Ф ПДВ. (2.16） 2 4. V v в адиабатическом процессе, согласно уравнению Пуассона (1.32), найти соотношение V2, V3 и V4 (2 — > 3)= (4-> 1) tuus1 = t2UG1-(2L7）Следовательно、 второй-зл. Подставляя это соотношение в выражения(2.14)и (2.15), получаем: КЖ = Я± (2.18） Два 2К-Т Это доказывает предположение 0 = 7 В то же время, достигая результатов, уже упомянутых во введении,
эффективность оптимального цикла является т _ т е = \ ’. (2.19） 1 2 Более того, из соотношения(2.19)видно, что по 2-му закону термодинамики (e ^ 1) абсолютная температура должна быть положительной). Конечно, в энергосистеме используются и другие процессы, кроме цикла Карно. Очевидно, однако, что любой цикл, представленный на диаграмме P-V, например, может состоять из цикла Карно и быть разделен на сетку. Из соотношения,
определяющего абсолютную температуру (2.10) и (2.12), и соотношения, определяющего эффективность цикла Карно(2.19), можно прийти к выводу, что абсолютная температура должна быть постоянной: всегда положительной или всегда отрицательной. Таким образом, положительная температурная шкала является условным соглашением, что означает, что чем выше температура, тем теплее
тело. Изменение знака температурной шкалы означает лишь незначительные изменения в терминах. Однако одновременное введение положительных и отрицательных температур требует значительного расширения классических thermodynamics. So, фунт и посылка показали, что в 1951 году удалось привести ядерный спин кристалла LiF в такое метастабильное состояние. Это наиболее
естественно описывается как термодинамическое равновесное состояние спиновой системы при отрицательных температурах. Рэмси(1956)показал, как изменить положение термодинамики, чтобы рассмотреть такие случаи. Однако они наблюдаются довольно редко, поэтому исключают их из дальнейшего рассмотрения и не меняют
формулировки основных принципов теории. Отрицательные температурные состояния описаны в приложении D. Изотермы и теплоизоляции, как на рисунке 1. 6.In в этом смысле цикл Карно является рудиментарным, и как бы он ни был важен для практических целей, нет необходимости рассматривать другие циклы. В заключение немного поговорим о холодильнике. Если цикл
Карно обращен вспять, т. е. протекает в обратном направлении, то количество тепла Q {t поглощается из резервуара с более низкой температурой, а количество тепла Q? Он передается в резервуар с высокой температурой. Согласно второму закону термодинамики (согласно формулировке Клаузиуса), невозможно передать тепло от более холодного тела к более теплому без работы. Эта работа явно
равная. Л = К1-К2. (2.20） Устройство, выполняющее такой процесс, действует как холодильник, потому что оно забирает тепло от холода body. In кроме того, важным является значение, равное соотношению выполненной работы и количества тепла taken. In в случае реверсивной машины это соотношение равно ^ _ О2-г \ _ — л. / оо1 \ 07-Г,
ТГ — ’(2-21） Если обратный цикл Карно не является квазистатическим, то это соотношение будет большим. (2.8) точно таким же образом можно указать на корпус холодильника 222. Итак, минимальный объем работы, который нужно будет затратить, чтобы забрать тепло Qx из холодного резервуара, выглядит следующим образом: Я = Т> — Гв(2.23） Естественно, чем больше разница
температур, тем ниже температура холодного резервуара. Вы также можете написать (2.23) в форме (2-24） Л <К2. (2.25） С каких пор? Это означает, что с помощью обратного цикла Карно можно передавать в систему количество тепла (Q2) выше рабочего объема L. Машина, используемая для этой цели, то есть отопление, называется тепловым насосом.
Смотрите также:
| Обратимые процессы | Энтропия |
| Формулировки второго закона | Примеры |
