Карно двигатель

Один из простейших обратимых циклов теплового двигателя — цикл Карно. Анализ этого цикла имеет историческое значение в развитии термодинамики. Цикл Карно использует идеальный газ [c.197]

Можно ли получить термический к. п. д. цикла теплового двигателя больше, чем термический к. п. д. цикла Карно [c.135]

Одним из первых, указавших на возможность создания двигателя внутреннего сгорания, является Сади Карно. В 1824 г. в своей работе Размышления о движуш,ей силе огня Карно писал Нам кажется целесообразным сжимать воздух насосом, затем переводить его в закрытую камеру, вводя в нее маленькими дозами топливо при помощи механизма, легко осуществляемого, затем предоставить газам возможность действовать на поршень в том же цилиндре или в каком-либо другом расширяющемся сосуде и, наконец, вытолкнуть их в атмосферу или предварительно направить к паровому котлу для использования их теплоты . Идеи Карно были в дальнейшем полностью осуществлены. [c.259]

В 1860 г. французский механик Ленуар построил двигатель внутреннего сгорания, работавший на светильном газе, но без предварительного сжатия рабочего тела. Двигатель не получил широкого распространения, так как имел низкий к. п. д. — не выше к. п. д. паровых машин. В 1862 г. французский инженер Бо-де-Роша запатентовал двигатель, принципы построения которого совпадали с высказываниями Карно. В 1877 г. немецкий инженер Отто по- [c.259]

Как известно, максимальны термический к. п. д. теплового двигателя или наибольшую выработку механической работы можно получить в установке, работающей по обратимому циклу Карно. [c.323]

Определить часовой расход аммиака, рассола, охлаждающей воды, теоретическую мощность двигателя, холодильный коэффициент установки и холодильный коэффициент для цикла Карно. Для решения задачи данные берутся из специальных курсов холодильных установок. [c.343]

Машина Карно является прообразом любого теплового двигателя, даже если он не содержит в своем составе цилиндра с поршнем. Потому что все тепловые двигатели, как уже говорилось, совершают работу, используя, как и машина Карно, процесс установления теплового и механического равновесия (между продуктами [c.113]

Отношение произведенной за цикл работы к полученному теплу—для реальных двигателей, впрочем, совершенно условному— называют термическим коэффициентом полезного действия цикла. В какой-то мере он характеризует эффективность преобразования внутренней энергии системы в работу. Из формулы (5.21) видно, что для цикла Карно коэффициент полезного действия [c.115]

В первом сочинении по термодинамике, опубликованном С. Карно в 1824 г., была поставлена и решена проблема возможного повышения коэффициента полезного действия тепловых двигателей. Относительно к.п.д. тепловых машин Карно установил две теоремы, которые совместно эквивалентны второму началу термодинамики. Докажем эти теоремы, исходя из второго начала. [c.77]

По этой причине порочны все выводы и доказательства, основывающиеся на использовании и анализе цикла Карно с Г2 = 0К. Например, неверным является встречающееся 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 Г2 = 0К цикл Карно вырождается. [c.79]

К. п. д. цикла Карно, действующего между отрицательными температурами, так же как и в области положительных температур, меньше единицы. Это означает, что как при положительных, так и при отрицательных температурах тепловые двигатели поглощают теплоту больше, чем производят работу. [c.146]

Цикл Карно представлен на рис. 6.2 в виде кругового процесса 1-2-3-4-1. Этот цикл состоит из адиабат 2-3 и 4-1 и изотерм 1-2 м 3-4. Прямой цикл совершается по 1-2-3-4-1, и физическая картина явлений может быть представлена следующим образом. В точке 1 находится рабочее тело (газ) с давлением р , объемом V"i и температурой равной температуре нагревателя, заключающего в себе большой запас энергии. Поршень двигателя под влиянием высокого давления начинает двигаться вправо, при этом внутреннее пространство цилиндра сообщено с нагревателем, поддерживающим в расширяющемся газе постоянную температуру Tj посредством передачи ему соответствующего количества энергии в виде теплоты. Таким образом, расширение газа идет изотермически по кривой [c.66]

Баланс теплоты и работы в тепловом двигателе. Тепловой двигатель, совершающий обратимый круговой процесс превращения теплоты в работу между двумя источниками теплоты с температурами и Го < Г , называется обратимым тепловым двигателем (или идеальным двигателем) Карно. [c.48]

Рабочее тело за один период двигателя проходит замкнутый круговой процесс (цикл), состоящий из изотермического расширения на участке I—2 (рис. 2.11), адиабатического расширения на участке 2—3, изотермического сжатия на участке 3—4 и адиабатического сжатия на участке 4—/ этот цикл называется циклом Карно. На участке 1—2 рабочее тело находится в тепловом контакте с источником теплоты высшей температуры Г . Следовательно, участок /—2 цикла представляет собой отрезок обрати.мой изотермы с температурой Тр, при этом рабочее тело получает от источника теплоту На участке 3—4 рабочее тело приводится в контакт с источником [c.48]

Докажем, что термический к. п. д. цикла любого обратимого двигателя, работающего в заданном интервале температур (т. е. с источниками теплоты температуры н Тг < равняется термическому к. п. д. цикла Карно в том же интервале температур (теорема Карно). [c.49]

Чтобы доказать теорему, рассмотрим два обратимых двигателя,работающих в интервале температур Т — Т , из которых первый есть стандартный двигатель, работающий по циклу Карно, а второй — произвольный двигатель, отличающийся от стандартного либо устройством, либо природой рабочего тела, и т. п. (на рис. 2.14 последний обозначен квадратом). [c.50]

Осуществим теперь циклов Карно в противоположном направлении, т. е. заставим двигатель Карно работать как тепловой насос. Так как двигатель Карно по предположению обратим, то такое обращение вполне возможно. Произвольный двигатель, работающий в прямом направлении, за это время совершит Ми циклов. В результате действия обоих двигателей будет совершена полезная внешняя работа [c.50]

Величина Q2 не может быть положительной, так как это означало бы, что производится положительная полезная работа за счет охлаждения только одного — именно нижнего — источника теплоты без всякой компенсации, что согласно второму началу термодинамики невозможно. Следовательно, величина Q2 либо отрицательна, либо равна нулю. Но отрицательной она также быть не может, потому что, приведя в действие двигатель Карно в прямом направлении, а произвольный двигатель — в обратном направлении (что всегда возможно, поскольку рассматриваемые двигатели по предположению обратимы), мы снова пришли бы к противоречию со вторым законом термодинамики. [c.50]

Сопряженные двигатели Карно [c.51]

Определенная таким образом температура Гд представляет собой температуру тела по температурной шкале, основанной на использовании двигателя Карно в качестве термометрического устройства. [c.53]

Термодинамическая шкала температуры. Температуру Тд называют термодинамической температурой, она находится в следующей простой связи с количеством теплоты Q, полученной рабочим телом двигателя Карно при данной температуре [c.53]

Следующим важным свойством термодинамической шкалы температур является одинаковость знака температуры всех тел это означает, что существует предельная температура, называемая абсолютным нулем. Из уравнения (2.44) видно, что наименьшая из возможных температур отвечает случаю, когда Q = 0 эта температура и есть абсолютный нуль. Следует иметь в виду, что двигателя Карно, у которого температура теплоприемника равнялась бы абсолютному нулю, в действительности быть не может, так как его существование противоречит второму началу термодинамики (поскольку в этом случае вся теплота превращалась бы в работу без всякой компенсации). Абсолютный нуль в термодинамической шкале температур является, таким образом, предельной и, как будет ясно из дальнейшего, недостижимой температурной точкой. [c.54]

Так как каждый из этих двигателей предполагается обратимым, то вся необратимость системы, состоящей из совершающего цикл тела и множества вспомогательных элементарных двигателей Карно, обусловлена только необратимостью исходного цикла и не отличается от последней. [c.57]

По существу этот вывод представлял собой исторически первую формулировку второго начала термодинамики. Таким образом, исследование Карно знаменовало собой рождение новой физической теории—теории теплоты, или термодинамики. Но работа Карно содержала нечто большее, чем просто описание нового физического принципа. Она включала также конкретные результаты, полученные на основе этого общего принципа, в частности блестящее доказательство независимости к. п. д. обратимой машины от природы рабочего тела, известное теперь под именем теоремы Карно. Другим важным выводом из исследования Карно явилось доказательство того факта, что к. п. д. обратимого теплового двигателя является верхним пределом эффективности действия двигателя вообще. [c.153]

Из этого вытекает следующий путь повышения эффективности тепловых двигателей и тепловых машин для увеличения термического к. п. д. теоретического цикла нужно приблизить этот цикл к циклу Карно, т, е. подводить и отводить теплоту изотермически. [c.523]

Когда говорят об условиях, в которых практически осуществляется цикл теплового двигателя, то имеют в виду также и природу рабочего тела. Дело в том, что в отличие от цикла Карно термический к. п. д. цикла, отличающегося по своей форме от цикла Карно, зависит не только от температурного интервала, в котором он осуществляется, но также и от свойств [c.525]

Так как в теоретическом цикле температура рабочего тела в процессе подвода теплоты всегда меньше температуры теплоотдатчика (например, горячих продуктов сгорания), то во всех случаях целесообразно, если только к тому имеется возможность, отдельные участки процесса нагрева рабочего тела проводить при возможно более высокой температуре. Также целесообразно использовать теплоту отходящих продуктов сгорания для первоначального нагревания рабочего тела на начальном участке цикла, когда температура рабочего тела ближе к температуре окружающей атмосферы. Из сказанного ясно, что оптимизация теоретического цикла состоит в таком изменении цикла, чтобы, во-первых, средняя температура подвода теплоты в цикле оказалась возможно более высокой, приближающейся к предельно допустимой для данной конструкции двигателя величине, а средняя температура отвода теплоты была бы возможно более низкой, приближающейся к температуре окружающей атмосферы во-вторых, конфигурация никла была бы по возможности близкой к форме обобщенного цикла Карно. В какой мере каждая из этих возможностей может быть реализована, зависит от конкретных условий. [c.525]

Капли невзаимодействующие, статистико-механическая теория 11.9—11.11 Карно двигатель 1.17 [c.633]

Определить часовой расход, аммиака, холодопропзво-дителыюсть установки, количество теплоты, отводшмой в конденсаторе охлаждающей водой, степень сухости аммиака в конце дросселирования и теоретическую мощность двигателя для привода компрессора. Представить цикл в диаграмме Тз. Сравнить значения холодильных коэффициентов данного цикла и цикла Карно, осуществляемого в том же интервале температур. Теплоту плавления льда принять равной 331 кДж/кг, [c.279]

В книге Л. Камке, К, Кремер Физические основы единиц измерения (М., 1980, 9.5) доказывается, что процесс Карно не единственный круговой процесс с к. п. д. ri = (7 — Т з)/ ,. Таким же к. п. д. обладает процесс Стирлинга, лежащий в основе воздушного двигателя и газовой холодильной машины Onjwn a. В это.м круговом процессе между изотермическим расширением при Ti и изотермическим сжатием при Tj происходит два изохорных изменения состояния. В ходе первого изохорного этапа рабочее вещество (рассматривается идеальный газ), имеющее объем Vj, охлаждается от Т , до Tj, при этом оно огдает определенное количество теплоты. При [c.176]

Теорема Карно. Термическим к. п, д. прямого обратимого цикла называется отношение произведенной осуществляющим этот цикл двигателем полезной внешней работы Ь к количеству теплоты Ql отданной теплоотдат-чиком [c.49]

Независимость термического к. п. д. прямого обратимого цикла, осуществляемого между двумя тепловыми источгсиками, от устройства двигателя и природы рабочего тела означает, что термический к. п. д. цикла Карно является функцией лишь температур теплоотдат-чика и теплоприемника [c.51]

Использование двигателя Карно в качестве термометрического устройства. Из сказанного выше следует, что в цикле Карно отношение абсолютной величины количества теплоты Qj, полученной рабочим телом от источника теплоты высшей температуры Т , к абсолютной величине количества теплоты Qa, отданной источнику теплоты низшей температуры Го, есть при = = onst возрастающая функция температуры Tj [c.52]

Соотношение (2.43) указывает на возможность определения температуры путем измерения теплот Q и Q по существу это соотношение представляет собой новое определение температуры и температурной шкалы. В самом деле, величина ф (Г) выражает отношение теплот Q]/Q в тепловом двигателе, который работает между температурами Г и Г . Согласно теореме Карно функция ф (Г) не зависит ни от устройства теплового двигателя (или машины), ни от природы рабочего тела кроме того, она монотонно возрастает с температурой Г. Поэтому если между температурой Г и стандартной температурой Г осуществлен двигатель Карно, то отношение измеренных в опыте значений С) и Ос даст нам величину, зависящую только от Г и поэтому являющуюся мерой температуры тела, служащего источником теплоты. В частности, это отно- [c.52]

Термодинамическая температурная пгкала никак не связана с конкретными свойствами рабочего (т. е. термометрического) тела. Следовательно, термодинамическая температура Тд является не эмпирической, а универсальной темперглурой. Легко убедиться, далее, что термодинамическая температурная шкала является равномерной шкалой. Это вытекает уже из соотношения (2.44) и вполне может быть уяснено из рассмотрения последовательного ряда п двигателей Карно, каждый из которых характеризуется одной и той же величиной производимой работы а теплота, отдаваемая одним двигателем, полностью поглощается другим (рис. 2.16). В таком ряду (нижний двигатель имеет номер 1, а верхний — п) [c.53]

Фop [yлa (2.45) относится к обратимому циклу Карно. Термический к. п. д. необратимого цикла меньше термического к. п. д. обратимого цикла. Это вполне очевидно, так как в противном случае 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 в окружающих теелах, что невозможно по самой природе необратимого процесса. [c.55]

Ввиду важности полученного результата приведем еще одно доказательство его. Допустим, что теплота dQ к совершающему цикл телу подводится от источника теплоты с температурой посредством обратимого двигателя, работаю1дего по циклу Карно между температурами 7 и Т (рис. 2.18). Таких вспомогательных двигателей, в которых теплоотдатчиком является источник теплоты с температурой а теплоприемн/гком — совершающее цикл тело имеется бесконечное множество, причем каждый из них отбирает от источника теплоты количество теплоты iiQl, а отдает телу теплоту в количестве dQ, так что полезная внешняя работа элементарного двигателя [c.57]

Поэтому общая полезная внешняя работа ( ) dQ Т к. производимая за один цикл телом и в пoмoгaтeлы ы vIH двигателями Карно, составит [c.57]

Изменение энтропии двух тел вследствие прямого перехода теплоты от первого, более нагретого тела, ко второму, менее нагретому, может быть определено следующим путем. Примем для упрощения, что оба тела имеют настолько большие теплоемкости, что отдаваемое или, наоборот, получаемое ими количество теплоты Q не вызывает заметного изменения температуры тел, причем температура второго тела Тц меньше температуры первого тела Т на конечную величину. Вообразим следующий обратимый процесс переноса теплоты от температуры Т к температуре Тц. Предположим, что между температурами Ту и Тц действует обратимый двигатель, работающий по прямому циклу Карно. В результате действия этого двигателя от первого тела будет отведено обратимым образом при постоянной температуре Ту количество теплоты (3, а второму телу будет передано обратимо при постоянной температуре Туу количество теплоты (За = QTyylTy , кроме того, будет получена положительная полезная внешняя работа Ь = С[ Ту — Туу)1Ту. Превратим теперь обратимым образом работу L в теплоту Q2 = Ь при температуре Туу и передадим эту теплоту второму телу. [c.62]

Заметим, что утверждение о недостижимости абсолютного нуля не связано со вторым началом термодинамики. Из последнего вытекает лищь неосуществимость теплового двигателя Карно с температурой теплоприемника, равной абсолютному нулю. [c.87]

После Карно обоснованием второго начала термодинамики занимались Тсмсон и Клаузиус. Томсон сформулировал второе начало термодинамики в виде утверждения о невозможности осуществления теплового двигателя с одним единственным источником теплоты, т. е. такой машины, которая путем охлаждения моря или земли производила бы механическую работу в любом количестве, вплоть до исчерпания теплоты моря и суши и в конце концов всего материального мира. Ему же принадлежит открытие термодинамической шкалы температур. Клаузиус исходил из идей Карно и придал выводам последнего большую общность и строгость с учетом эквивалентности тепла и работы, т. е. окончательно освободил термодинамику от гипотезы о теплороде. Исторической заслугой Клаузиуса является формулировка второго начала термодинамики в виде следующего утверждения теплота сама собой не может переходить от тела холодного телу горячему. Позже он дал более расширенную формулировку второе начало гласит, что все совершающиеся в природе превращения в определенном направлении, которое принято в качестве положительного, могут происходить сами собой, т. е. без ксмпенсации, но в обратном, т. е. отрицательном, направлении они могут происходить только при условии, если одновременно происходят компенсирующие процессы. Далее Клаузиус вывел на основе этого принципа особую функцию состояния — энтропию. С помощью этого нового понятия Клаузиус придал второму началу термодинамики форму закона возрастания энтропии изолированной системы. Этот закон, по мнению Клаузиуса, должен был иметь силу для всей Вселенной, что оказалось неправомерной, а потому и неверной для всей Вселенной экстраполяцией второго начала термодинамики. [c.154]

Процессы подвода (отвода) теплоты и совершения полезной внешней работы могут осуществляться в двигателях как совместно, так п раздельно. В цикле Карно, например, оба эти процесса протекают совместно, а в циклах, где теплота подводится и отводится при р onst, — ра.здельно.- [c.516]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...