ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тепловой двигатель Карно из "Техническая термодинамика " Тепловой двигатель, совершающий обратимый круговой процесс превращения тепла в работу между двумя источниками тепла с температурами 7i и Ti Ti, называется обратимым тепловым двигате-лемКарно. [c.61] Чтобы осуществить цикл против-часовой стрелки, необходимо затратить работу от внешнего источника работы в результате цикла от нижнего источника тепла будет отнято количество тепла Q2 0, а верхний источник получит тепло Q = L —Qy,, где L 0 и Qi 0. Если для обратного цикла составить баланс тепла и работы по первому началу термодинамики в абсолютных величинах, тО мы получим IQij = IQ2I + i . [c.62] В случае цикла, совершаемого против часовой стрелки, нельзя говорить о тепловом двигателе, потому что двигатель всегда производит положительную полезную работу. В этом случае имеет место цикл теплового насоса или холодильной машины. [c.62] То обстоятельство, что Qi и Q2 имеют всегда противоположные знаки, означает, что оба источника тепла не могут быть одновременно теплоотдатчиками или теплопри-емниками если один из них теплоотдатчик, то другой—обязательно теплоприемник. Поэтому при анализе циклов тепловых двигателей вместо названия источник тепла/ и употребляют названия теплоотдатчик и Рис. 3-4. [c.62] Тепловой двигатель, или, говоря более общо, тепловую машину, удобно схематически изображать, как показано на рис. 3-4, который едва ли нуждается в дополнительных пояснениях. [c.62] Выше мы убедились, что Qi и Q2 имеют всегда противоположные знаки, поэтому L = Qi + Q2 Qi и, следовательно, т]г 1, т. е. термический к. п. д. всегда меньше единицы. [c.63] Производимые двигателями за один цикл положительные по знаку полезные внешние работы есть L k п L a. [c.63] Предположим, что за jVk циклов первого двигателя от теплоотдат-чика отбирается такое же количество тепла, как и за циклов второго двигателя, т. е. [c.63] С другой стороны, общая. полезная работа L должна на основании первого начала термодинамики равняться Q1 + Q2, т. е. [c.64] Величина Qa не может быть положительной, так как это означало бы, что производится положительная полезная работа за счет охлаждения только одного — нижнего — источника тепла без всякой компенсации, что согласно второму началу термодинамики невозможно. Следовательно, величина Q2 либо отрицательна, либо равна улю. Но отрицательной она также быть не может, потому что, тириведя в действие двигатель Карно в прямом направлении, а произвольный двигатель — в обратном направлении (что всегда возможно, поскольку рассматриваемые двигатели по предположению обратимы), мы пришли бы снова к противоречию со вторым законом термодинамики. [c.64] По условию сравнения двигателей аналогичное соотношение имеется и для Qin и Q, , т. е. [c.64] Если бы было Q2 0, то это означало бы, что L 0, а это противоречит второму началу термодинамики при Q2 0, обратив действия всех двигателей, мы снова пришли бы к первоначальному положению. Этот общий результат может быть сформулирован следующим образом. Несколько последовательно действующих тепловых двигателей эквив 1лентны одному двигателю, работающему в полном интервале температур и отбирающему от теплоотдатчика то же количество тепла. [c.65] При дальнейшем изложен если не будет специальных у и L. Для упрощения записи г ны, будем опускать. [c.66] Из этого соотношения следует, что температура тела во столько раз больше стандартной температуры, во сколько раз количество тепла, полученное от этого тела в цикле Карно, больше количества тепла, отданного стандартному теплоотдатчику если за температуру последнего принята температура 1 градус, то температура тела будет равна Q/Q градусов. [c.67] Следующим важным свойством термодинамической шкалы температур является наличие предельно низкой температуры, называемой абсолютным нулем. Из уравнения (3-6) видно, что наименьшая из возможных температур отвечает случаю, когда Qo=0 эта температура и есть абсолютный нуль. Следует иметь в виду, что машины Карно, у которой температура тенлоприемника равнялась бы абсолютному нулю, в действительности существовать не мо ет, так как ее существование противоречило бы второму началу термодинамики. Абсолютный нуль в термодинамической шкале температур появляется лишь как некоторая предельная температура. [c.67] Следовательно, термический к. п. д. цикла Карно равен разности термодинамических температур теялоот-датчика и теплоприемника, деленной на термодинамическую темшературу теплоотдатчика. [c.68] Сравнивая полученное выражение с общей формулой (3-7), убеждаемся, что 0 = 7 (если цена деления термодинамической шкалы совпадает с ценой деления шкалы температур по идеальному газу). [c.68] Таким образом, термодинамическая температура, определенная на основании такого общего закона, кагсим является второе начало термодинамики, эквивалентна абсолютной температуре. В дальнейшем термодинамическая температура будет обозначаться, так же как и абсолютная, через Т. [c.68] Формула (3-8) относится к обратимому циклу Карно. Термический к. п. д. необратимого цикла меньше термического к. п. д. обратимого цикла, что вполне очевидно. Если бы это было не так, то необратимый цикл ничем не отличался бы от обратимого и при совместном действии двух сопряженных двигателей Карно — необратимого в прямом направлении и обратимого в обратном —в результате цикла не появилось бы никаких остаточных изменений, что невозможно по самой природе необратимого процесса. [c.69] Вернуться к основной статье