ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Цикл Карно и теоремы Карно. Прямое преобразование внутренней энергии в электрическую из "Термодинамика и статистическая физика " Как уже отмечалось, второе начало термодинамики былО установлено в результате анализа работы тепловых машин. [c.66] В первом сочинении по термодинамике, онубликованном С. Карно в 1824 г., была поставлена и решена проблема возможного повышения коэффициента полезного действия тепловых двигателей. Относительно КПД тепловых машин Карно установил две теоремы, которые ровместно эквивалентны второму началу термодинамики. Докажем эти теоремы, исходя из второго начала. [c.66] Для графического изображения процессов воспользуемся энтропийной диаграммой на плоскости с осями координат S, Т. На этой диаграмме величина ll =i 6Q= TdS равна площади цикла, а Qi = ( TdS)ds o определяет площадь, о-граниченную предельными адиабатами 1А и ЗВ, осью абсцисс й элементами цикла с d5 0 (часть кривой цикла I, 2, 3 на рис. 9). [c.67] Чем ниже температура Га теплоприемника при данной температуре Г, теплоотдатчика, тем выше КПД цикла Карно. Однако цикл Карно с температурой теплоприемника, равной О К, осуществить невозможно, так как это противоречило бы второму началу термодинамики (теплота Qu взятая у нагревателя, в таком цикле полностью превращалась бы в работу). Невозможность по второму началу цикла Карно с температурой теплоприемника 7 2 = 0 к выражается ие в том, что О К медостижим (этот вопрос не решается вторым началом), а в том, что такой цикл -или нельзя замкнуть, или он вырождается в совокупиость двух совпадающих адиабат и изотерм ( ). Таким образом, второму началу не противоречит достижение О К, но цикл Карно с температурой теплоприемника Т 2 = 0 К невозможен. [c.68] По этой причине порочны все выводы и доказательства, основывающиеся на использовании и анализе цикла Карно с 2=0 К. Например, неверным является ветречающееся в некоторых общих курсах физики утверждение о том, что для осуществления полного превращения теплоты в работу с помощью периодически действующей тепловой машины надо было бы располагать холодильником, температура которого равна О К, и что, поскольку такого холодильника нет, периодически действующая машина может превращать в работу только часть теплоты. В действительности же даже при наличии холодильника с температурой О К вечный двигатель второго рода невозможен, так как при Га = ОК цикл Карно вырождается. [c.68] Как устанавливает третье начало термодинамики (см. гл. 4), О К недостижим, и поэтому цикл Карно с температурой холодильника Гг=ОК осуществить тем более невозможно. [c.68] Теорема Карно указывает путь повышения КПД тепловых машин. Она сыграла руководящую роль в развитии основ теплотехники. Хотя 1НИ одна применяемая в технике тепловая машина не работает по циклу Карно, значение этого цикла состоит в том, что oiH имеет наибольший КПД по сравнению с циклами, работающими в тех же температурных пределах, и является мерой КПД всех других циклов ( ). [c.69] Если машина при заданных внешних условиях работает по некоторому циклу и получает при необратимом цикле то же количество теплоты Qi, что и при обратимом, тО, поскольку (см. [c.69] В настоящее время наибольшее научно-техническое развитие получил магнитогидродинамический метод (МГД-,метод) прямого преобразования энергии. Идея этого метода основана на том, что при пересечении проводником линий индукции в нем возникает ЭДС. В МГД-генераторе таким проводником является электропроводящий газ (плазма). Высокотемпературный газ (2500— 3000°С) в МГД-генераторе выполняет двойную роль в сопле перед генератором внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию noTOiKa, т. е. газ -является термодинамическим рабочим телом, а в генераторе кинетическая энергия потока преобразуется в электрическую энергию, т. е. газ выполняет роль силовой обмотки электрической машины. Можно поэтому говорить, что МГД-гбнератор представляет собой совмещенную с тепловым двигателем электрическую машину, а термодинамический цикл энергетической установки с МГД-генератором принципиально ничем не отличается от известных циклов газо- и паротурбинных установок. Использование высокой температуры рабочего вещества (которую вполне выдерживают неподвижные части генератора) приводит к генерации электроэнергии МГД-методом с КПД до 50—60%. [c.69] Вернуться к основной статье