ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние граничных температур на эффективность из "Циклы схемы и характеристики термотрансформаторов " Установим некоторые общие положения, касающиеся циклов, которые следует рассматривать как термодинамический образец для действительных процессов. Эти циклы будут называться образцовыми. [c.46] Если источник и приемник тепла (тела Л и В на рис. 1-1) не изменяют в процессе теплообмена своих температур, то единственно возможным циклом, в котором будут соблюдаться условия обратимости, оказывается цикл Карно. Ясно, что изотермические процессы сообщения телу тепла и отнятия от него тепла при поставленных ограничениях будут удовлетворять условиям внешней обратимости, если температура тела в процессе будет все время бесконечно близка к постоянной температуре источника. Для перевода тела от низкого температурного уровня к высокому (или наоборот) при выполнении условий внутренней обратимости возможны либо изоэнтропные процессы, либо идеальные регенеративные. [c.46] Образцом для такого случая во всех четырех изображенных на рис. 1-1 символических схемах является прямой или обратный цикл Карно. [c.47] Энергетическая эффективность любой теплоэнергетической установки, в которой реализовались бы обратимые циклы Карно, будет зависеть только от температур источника и приемника тепла (тел Л и В). [c.47] Значение коэффициента преобразования низкотемпературных прямых циклов X достигает довольно высоких значений даже при сравнительно небольших разностях температур. Это наблюдается при наличии холодного источника достаточно низкой температуры. [c.47] Влияние изменения граничных температур на значение коэффициентов преобразования б, ф, и и е различно, но на все четыре рассматриваемых цикла большее влияние оказывает изменение нижней температуры, чем верхней. [c.47] Таким образом, изменение верхней граничной температуры в меньшей степени влияет на изменение коэффициента преобразования ), чем изменение нижней граничной температуры. [c.48] На холодильный коэффициент обратного цикла изменение верхней температуры также влияет в меньшей степени, чем изменение нижней. [c.48] Мы рассматривали значения основных термодинами,тг.з ческих характеристик прямых и обратных циклов в слу- чае вполне обратимого протекания процессов, т. е. при соблюдении условий внешней и внутренней обратимости. [c.48] Расмотрим теперь циклы второй группы, т. е. такие, которые внешне необратимы, но удовлетворяют условиям внутренней обратимости. [c.48] Пусть имеется внутренне обратимый цикл Карно, в котором, однако, теплообмен с источником и приемником тепла протекает необратимо при больших разностях температур АТ и АТ о (рис. 3-1). [c.48] Очевидно, что коэффициент преобразования внешне необратимого цикла А-В-С-О-А равен коэффициенту преобразования вполне обратимого цикла Карно, у которого источники тепла имеют температуры, равные соответственно Т т и Т о. [c.48] Такую замену внешне необратимого цикла циклом вполне обратимым, но реализуемым с источником и приемником тепла, имеющими более узкий интервал температур, мы в дальнейшем будем применять. [c.49] В обратном цикле с внешней необратимостью подобная замена также может быть произведена, однако температурный интервал между источником и приемником тепла в соответствующем обратимом цикле должен быть взят не более узким, а, напротив, более широким. [c.49] При некоторых значениях Гг, То, АТг и АТ о влияние внешней необратимости может быть и одинаковым как для прямого, так и для обратного цикла. [c.49] Наличие внутренней необратимости существенно усложняет задачу, и ответ на вопрос о влиянии внешней необратимости на совершенство прямого и обратного циклов будет зависеть также от свойств рабочего тела. [c.49] В семействе циклов, подобных изображенному на рис. 3-1, приближение температуры нижнего теплоприемника к абсолютному нулю вовсе не приводит к противоречию со вторым началом термодинамики. [c.49] Из уравнения 0=(7 —То)/Т следует, что при 7 о = 0 коэффициент преобразования 0=1. В этом предельном случае все тепло, сообщенное источником, должно превратиться в механическую работу. Может показаться, что если приемник тепла имеет температуру абсолютного нуля, то принцип исключенного вечного двигателя второго рода должен нарушаться и, следовательно, постулат о недостижимости абсолютного нуля как будто бы вытекает из второго закона термодинамики. Это, однако, неверно. [c.49] Решение этого вопроса дает третье начало термодинамики, согласно которому при стремлении абсолютной температуры тела к нулю значения теплоемкости и абсолютной энтропии также стремятся к нулю вследствие этого просто исчезает возможность реализации цикла с нижней температурой Го = 0. [c.50] Если состояние термодинамической системы определяется двумя независимыми переменными — температурой Т и параметром х, то ее энтропия S в соответствии со вторым началом термодинамики будет непрерывной функцией Т и л , т. е. S — f(T, х). Следовательно, третье начало термодинамики устанавливает только то, что f Q,x) = = 0 это значит, что никакого противоречия между вторым и третьим началом нет, а второе начало справедливо при любых температурах, в том числе и при То = 0. [c.50] Вернуться к основной статье