Исследование цикла Карно

Указанные положения, частично отмеченные уже ранее при рассмотрении обш,их свойств круговых процессов и при исследовании цикла Карно, выражают сущность второго закона термодинамики. [c.90]

Исследование цикла Карно [c.192]

Исследование идеального цикла тепловой машины. С. Карно позволило установить условия для получения работы за счет тепловой энергии и тем самым сформулировать второе начало термодинамики. Цикл Карно совершается между двумя изотермами и двумя адиабатами (рис. 8.2), причем предполагается полная обратимость процессов. Подсчитывая изменения параметров состояния, значения работы и теплоты при отдельных процессах, можно показать, что в результате проведенного цикла получили работу, равную площади 1,2,3,4,1, очерченной циклом, в свою очередь равную разности взятой Qi (на участке 1—2) и отданной Q2 (на участке 3—4) теплоты (Qi — Q2). Математически это можно выразить уравнением [c.259]

Открытие второго начала связано с анализом работы тепловых машин, чем и определяется его исходная формулировка. Впервые работа тепловых машин была теоретически рассмотрена в 1824 г. Сади Карно, который в своем исследовании Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эти силы , доказал, что к.п.д. тепловых машин, работающих по предложенному им циклу (циклу Карно), не зависит от природы вещества, совершающего этот цикл. Позднее Клаузиус и В. Томсон, по-новому обосновывая эту теорему Карно, почти одновременно положили основание тому, что теперь входит в содержание второго начала. [c.49]

При исследовании обратимых циклов степень совершенства произвольного обратимого цикла определяется тем, насколько термический к. п, д. этого цикла близок к термическому к. п. д. обратимого цикла Карно, осуществляемого между крайними температурами рассматриваемого цикла. [c.88]

Термодинамика — наука, изучающая самые разнообразные явления природы, сопровождающиеся передачей или превращениями энергии в различных физических, химических, механических и других процессах. Термодинамика как наука сложилась в середине XIX в., когда в связи с широким развитием и использованием тепловых машин возникла острая необходимость в изучении закономерностей превращения теплоты в работу, создании теории тепловых машин, используемой для проектирования двигателей внутреннего сгорания, паровых турбин, холодильных установок и т. д. Поэтому основное содержание термодинамики прошлого столетия — изучение свойств газов и паров, исследование циклов тепловых машин с точки зрения повышения их к. п. д. В силу этого основным методом термодинамики XIX в. был метод круговых процессов. С этим этапом развития термодинамики связаны прежде всего имена ее основателей С. Карно, Б. Клапейрона, Р. Майера, Д. Джоуля, В. Томсона (Кельвина), Р. Клаузиуса, Г. И. Гесса и др. [c.4]

Неоспоримые преимущества в этой связи приобретает использование для целей охлаждения влажного водяного пара. Известно, что к. п. д. цикла, совершаемого таким паром, может отличаться от к. п. д. цикла Карно, описанного в интервале тех же температур, на величину, определяемую потерями в проточной части паровой турбины. Тем самым обеспечивается высокая степень преобразования тепла в механическую работу. Благодаря наличию взвешенной влаги возрастает суммарная теплоемкость охлаждающего агента. Это, в свою очередь, уменьшает требуемые расходы охлаждающего агента и необходимые площади проходного сечения охлаждающего тракта. Существенное значение для условий охлаждения приобретает также интенсификация теплообмена вследствие наличия взвешенной влаги в потоке пара. Исследования, проведенные в Ленинградском политехническом институте, показали, что содержание (2—3%) влаги существенно увеличивает коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности к потоку насыщенного пара [8]. [c.205]

Особенностью рассмотренных основных трудов авторитетных исследователей ГТУ (фиг. 36) [9], [22], [23], [33], [361 является то, что выводы о перспективах ГТУ основаны на возможности исследования циклов с идеальным рабочим телом в сколько угодно большом интервале начальных температур. Отсутствие знаний свойств водяного пара в том же диапазоне изменения начальной температуры цикла лишало возможности аналогичных исследований. Принимались упрощенные, не имеющие основания, представления о перспективах развития паровых циклов (фиг.. 67) [22], [33 ]. Приведенное выше положение С. Карно [c.201]

Приняв при этом в основу своих исследований материалистическое положение, что состояние весомой материи не может быть стационарным , Пирогов приходит к выводу, что В. Томсон и Р. Клаузиус из теории цикла Карно весьма поспешно сделали заключение о судьбе мира . [c.106]

Наиболее совершенным в термодинамическом отношении является, как мы знаем, тепловой цикл Карно. В Г, 5-диаграмме он будет иметь вид, показанный на рис. 1.11, а. При выбранных температурах пара перед турбиной и за ней такой цикл будет иметь действительно максимальный термический КПД. Однако для его реализации необходимо построить компрессор, сжимающий и конденсирующий изоэнтропийно пароводяную смесь из состояния а в состояние Ь. Технические трудности создания компрессора столь велики, а его удельная работа сжатия / столь значительна, что на практике цикл Карно для воды и водяного пара не используется, а применяется цикл, исследованный шотландским инженером Ренкиным и носящий его имя. [c.24]

Далее, когда мы приводим одно тело в тепловой контакт е другим, например, в цикле Карно, когда мы приводим массу жидкости в тепловой контакт с каким-либо другим телом, от которого она должна получить теплоту, мы можем осуществить это посредством движения сосуда, содержащего жидкость. Это движение математически выражается изменением координат, определяющих положение сосуда. Мы позволим себе допустить для целей теоретического исследования, что стенки этого сосуда не в состоянии поглощать теплоту из жидкости. Хотя мы и исключаем тот вид взаимодействия между жидкостью и содержащим ее сосудом, который мы называем термическим, мы, однако, допускаем взаимодействие, которое мы называем работой в более узком смысле и которое имеет место, когда [c.163]

Цикл Карно. Из всех циклов, встречаюш,ихся в термодинамике, особое значение имеет так называемый цикл Карно. Этот идеальный цикл теплового двигателя был предложен французским инженером Сади Карно в связи с исследованием работы паровых машин. [c.116]

Как видим, результат получился прежним. Это значит, что постулат Клаузиуса, являющийся исходной предпосылкой всего доказательства, не находится в логической связи с конечным результатом и. следовательно, доказательство Клаузиуса является кажущимся. Причина такого странного на первый взгляд результата объясняется тем, что постулат Клаузиуса по самому существу может относиться только к нестатическим процессам (см. конец 20). Между тем Клаузиус применяет его к исследованию свойств квазистатического цикла Карно, причем доказательство строится именно на использовании обратимости цикла. [c.141]

Если теперь к произвольному необратимому циклу применить ту же методику исследования, которая была применена к обратимому циклу, т. е. разбить его на элементарные необратимые циклы Карно, для каждого из них написать неравенство (165), просуммировать левые части этих неравенств и перейти к пределу при числе элементарных циклов Карно, стремящемся к бесконечности, то получим [c.108]

Одним из наиболее мощных методов исследования проблем, связанных со вторым законом термодинамики, является мысленный эксперимент, основанный на использовании цикла Карно. Здесь мы дадим определение цикла Карно в узком смысле для случая, когда рабочим веществом является идеальный газ (такой цикл показан на фиг. 19 и схематически на фиг. 20). Пусть при одном изотермическом процессе система получает от резервуара (Г1) количество тепла Qi, а при втором — количество тепла ( 2 от резервуара тогда можно записать [c.73]

Этими данными заканчивается общетеоретическая часть учебника. В прикладной части ( 17—26) рассматриваются следующие темы полезное действие современной паровой машины сравнение совершенных воздушной и паровой машин, роль скрытой теплоты в последней схема совершенной паровой машины принципиальное отличие цикла Карно от идеального цикла действительных паровых. машин полезное действие машин, работающих по этому циклу с насыщенным и перегретым паром отличие действительного цикла существующих паровых машин от их идеального цикла к. п. д. паровых машин калориметрическое исследование паровых машин обстоятельства, влияющие на осаждение пара на стенках цилиндра паровых машин паровая рубашка последовательное расширение пара в нескольких цилиндрах перегрев пара. [c.85]

Дальше рассматривается влияние на степень совершенства цикла с верхней политропой, замена ее различно расположенными изотермами (с тем же количеством сообщаемого тепла). Здесь рассматривается несколько случаев с применением тех же методов обоснования, которые применялись при подобных исследованиях в предыдущем параграфе. И в данном случае проф. Мерцалов вторично подходит к вопросу о создании для взятого цикла равноценного ему (по к. п. д.) цикла Карно. Здесь записано Всякий политропный процесс при с постоянном и большем нуля может быть с выгодой заменен изотермическим процессом, температура которого будет по крайней мере равна средней арифметической из крайних температур политропного процесса . [c.121]

Следующий параграф посвящен паровой машине. В нем прежде всего очень подробно и обстоятельно говорится о работе паровой машины и показывается, что в термодинамике рассматривается так называемая идеальная паросиловая установка, представляющая собой котел, машину и конденсатор. Потом рассматриваются циклы Карно и Ренкина при этом используется диаграмма Т— . Здесь записано условие сжатия всей массы пара и составляет отличие цикла Карно от действительного процесса . Дальше доказывается, что термический к. п. д. цикла Карно будет больше термического к. п. д. цикла Ренкина. После этого записано Таким образом, цикл Карно совершенно ке соответствует тому, что происходит в действительности, а потому цикл паровой машины с ним и не сравнивают, принимая идеальным циклом — цикл Ренкина . Затем обычным методом выводится формула термического к. п. д. цикла Ренкина (для насыщенного пара). Заметим, что все эти исследования были сопровождены следующим высказыванием ... их выяснение важно для нас потому, что резуль- [c.124]

Первичной работой, определившей начало теории циклов паросиловых установок, было исследование Сади Карно, о котором говорилось выше. Цикл Карно и в совре.менной теории паросиловых установок является тем циклом, которым определяются ее первичные положения. В 50-х годах прошлого столетия Клаузиус, а затем и Ренкин предложили цикл, который в большей мере, чем цикл Карно, отражал особенности работы паросиловой установки. Этот цикл, называемый циклом Клаузиуса — Ренкина, устанавливает основные положения тео.рии этих установок. В 20-х и 30-х годах в связи с применением пара высоких параметров -в паросиловых установках стали осушествляться циклы с повторным пароперегревом и регенеративные циклы. [c.511]

Наиболее непосредственный и наглядный путь обоснования принципа возрастания энтропии — исследование круговых процессов тепловых машин на основе постулата второго начала термодинамики в этом случае направление необратимых изменений состояния любых тел и систем тел может быть установлено в результате анализа изменений состояния какой-либо равновесной системы как рабочего тела в элементарном круговом процессе, например в элементарном цикле Карно. [c.69]

Используя соотношения, полученные при исследовании прямого цикла Карно ( 5-2), получаем окончательное выражение холодильного коэффициента [c.60]

Цикл Карно. Начало исследования круговых процессов с целью установления наивыгоднейших условий преобразования тепловой энергии было положено французским инженером С. Карно (1796—1832), сформулировавшим условия, при которых вообще возможно преобразование тепла в работу, и показавшим, от чего зависит эффективность этого преобразования. [c.66]

Метод циклов является одним из первых термодинамических исследований. Карно, Клаузиус, Нернст использовали только этот метод. [c.100]

Исследование этого цикла приводит Карно к ряду принципиальных выводов и положений, в которых по существу устанавливаются основы закономерностей превращения теплоты в работу —идеи закона, названного впоследствии вторым законом термодинамики. Приведем некоторые из высказываний и положений Карно, относящихся [c.533]

Любая машина, в которой процессы происходят в указанной последовательности (цикл Карно , носит название тепловой машины Карно. Этот цикл является идеализацией, однако понятие цикла Карно широко используется. Можно рассчитать термический КПД цикла Карно и показать, что никакая другая машина не может иметь больший КПД при тех же условиях. Зная максимальное значение КПД для заданных условий, можно судить о аелесообразности или нецелесообразности исследований, направленных на улучшение КПД реальной машины, работающей в этих условиях. [c.54]

Проведем теперь аналогичное исследование для циклов с изохорическим подводом тепла. Совокупность этих циклов, осуществляемых в оди-наковых температурных интервалах, изображена на рис. 4-6 (циклы 12341-, 12 3 4 1-, 12 3"4"1 и т. д.). Рассматриваемые циклы не обладают, как это имел место для циклов Карно, одинаковыми термическими к. п. д. [c.75]

Цикл Карно. Цри исследовании свойств обратимых циклов особое значение имеет цикл, исследованный в 1824 г. французским ученым С. Карно. Цикл Карно состоит в преобразовании теплоты в работу при наличии только двух источников теплоты верхнего с температурой Tj и нижнего с температурой Tj < 7 j (рис. 2.19). В прямом цикле Карно рабочее тело расширяется сначала при Г, = onst с подводом теплоты на участке 1—а, затем в адиабатном процессе [c.58]

Тг к.п.д. цикла Карно будет Tii—0,88, т. е. намното меньше единицы. Отметим, что при 7 i=40(f К и Т2=280° К nt==0,3, откуда видим, что температура источника тепла и холодильника сильно влияют на экономичность цикла, поэтому для увеличения ti стремятся увеличивать Ti и уменьшать Гг. Общая задача термодинамических и других исследований должна заключаться в том, чтобы находить и изучать способы повышения экономичности круговых процессов и создавать новые тепловые двигатели, к.п.д. которых был бы выше существующих. [c.119]

За этот период был отработан метод исследования циклов тепловых машин, который принял содержание и форму, применяемые и в настоящее время. Теория циклов (основы которой были заложены Карно) стала одним из основных и важных разделов курса технической термодина.мики, продолжая развиваться и в наши годы в связи с освоением новых типов теплосиловых установок. Здесь стоит вспомнить блестящую работу профессора Московского высшего технического училища В. И. Гриневецкого (1907), в результате, которой пм был создан научно обоснованный тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания, построенный на основах техгшческоп термо-линалшки [c.95]

Хорошо изложен в учебнике политропный процесс. В постановке теории этого процесса Мерцалов придерживался тех же взглядов, что Орлов и Радциг. Учебник Мерцалова был третьим русским учебником, в котором говорилось о политропном процессе. Интересно и очень обстоятельно в учебнике Мерцалова проводится исследование общих особенностей циклов. Исследование циклов проводится посредством диаграмхмы Т—х. Здесь поставлен вопрос о равновыгодном (по к. п. д.) данному циклу цикла Карно и условиях его осуществления. Оригинальными и интересными являются в учебнике Мерцалова и многие другие обоснования и выводы, о чем подробно было сказано при рассмотрении этого учебника. Наиболее кратко и можно сказать менее обстоятельно изложена в учебнике его третья часть Теория тепловых двигателей . [c.128]

В главе Двигатели внутреннего сгорания тоже очень элементарно, но при этом весьма многословно говорится о работе двигателей (быстрого и постепенного сгорания) и обычным для того времени методом выводятся фор.мулы термического к. п. д. их циклов. На таком же уровне изложена следующая глава — Двигатели паровые . Кроме подробного описания процессов работы паровых машин, выводится формула термического к. п. д. Автор не проводит анализа выведенной формулы и не высказывает тех положений, которые ею устанавливаются. При рассмотрени цикла паросиловой установки автор ни слова не говорит о цикле Карно и его особенностях при при.менении к водяному пару ни слова здесь также не сказано и о паротурбинных установках. После рассмотрения цикла паровой машины дается ее калори.метрическое исследование. Понятие о явлении начальной конденсации пара освещается очень поверхностно, без выявления ее физической сущности. Также неполно отмечаются и значения отдельных мероприятий, уменьшающих начальную конденсацию пара. Вообще можно сказать, что прикладная часть в учебнике Саткевича изложена слабее, чем основная — общая теория термодинамики. [c.148]

Стоит заметить, что образцом практического исследования циклов может служить гениальное исследование Сади Карно, явивище-ся к тому же первым термодинамическим исследованием. Исследования Карно, с одной стороны, являются глубоко теоретическими они по существу установили основы термодинамики с другой стороны, они неразрывно связаны с техникой — с паросиловыми установками. Выводы Карно научно обосновали пути дальнейшего развития этих установок, что блестяще подтвердилось не только 150-летней историей этой техники, но и родолжающимся развитием ее в настоящее время. [c.273]

Эти данные ничего не говорят об исследованиях Котурницкого и их значении. Здесь нет даже названия этих работ. А ведь некоторые из статей Котурницкого, как, например, его статья Цикл Карно и абсолютная шкала температур нмела большое значение иетолько в те годы, но не потеряла его и в настояшее время. [c.281]

Этим же математическим методом проводится в названном учебнике сравнение циклов и при других взятых условиях. Автор на стр. 255 применяет этот. метод (площадок) даже для доказательства того, что при одинаковых те.мпературных условиях цикл Карно имеет больший термический к. п. д., че.м цикл двигателей внутреннего сгорания с изохорным подводом тепла, хотя после расс.мотрения второго закона термодинамики это положение вообще не нуждается в како.м-либо доказательстве. Особенно ярко абстрактность этого математического метода сравнения циклов, его оторванность от физической сущности явлений, громоздкость проявляются при сравнении циклов, приведенных в это.м учебнике в 14-2 (стр. 300). Этот же метод исследования циклов автор при.меняет и в третьем издании учебника (1956). [c.296]

Рассмотрев далее обратный цикл Карно, отметив, что на совершение этого цикла расходуется работа, и приведя для этого цикла уравнение Q[ = Q + Q2, Клаузиус писал Таким образом, мы можем следуюшими словами выразить результат обратного кругового процесса количество теплоты Р получилось из работы и перешло к телу Ки а количество теплоты р, перешло от более холодного тела К2 к более теплому телу Кх . Изучение исследований Карно, результатов его прямого и обратного циклов, а также наблюдения многих явлений природы привели Клаузиуса к открытию закона, названного пм вторым законом термодинамики. [c.554]

Интересными являются и многие исследования Мерцалова, приведенные в его первой работе по термодинамике — учебнике по этой дисциплипе, изданном в 1901 г. Среди них особенно обращает на себя внимание исследование общих свойств и особенностей циклов Здесь рассмотрено несколько вопросов, в том числе вопрос о построении для данного цикла равновыгодного ему цикла Карно. [c.622]

Проведем теперь аналогичное исследование для циклов с изохорным подводом, тепла. Совокупность этих циклов, осуществлясхмых в одинаковых температурных интервалах, изображена на рис. 5-6 (циклы 1-2-3-4-1, 1-2"-3"-4"-1 и т. д.). Рассматриваемые циклы не обладают, как это имело место для циклов Карно, одинаковыми термическими КПД. Несмотря на то, что удельные объемы в конце расширения в циклах 1-2-3-4-1, 1-2 -3 -4 -1, 1-2"3"-4"-1 и т. д. одинаковы, значения для этих циклов различны. [c.112]

В процессе исследований выяснилось, что температурные шкалы, построенные на одних и тех же реперных точках, но использовавшие различные термометрические вещества, давали различные значения температуры. Это объясняется тем, что термометрические свойства веществ по-разному изменяются с температурой, причем все эти зависимости нелинейны. В связи с этим возникла проблема создания температурной шкалы, которая не зависела от термометрических свойств веществ. Такая шкала была предложена в 1848 г. Кельвиным и называлась термодинамической. В основу построения термодинамической шкалы Кельвин взял идеальный цикл Карно, в котором работа, полученная в этом цикле, зависит только от температур начала и конца процесса. Таким образом, термодинамическая шкала, предложенная Кельвиным, не зависела от термометрических свойств, однако для практического измерения температуры она была неудобна нужно было либо измерять количество теплоты, либо при использовании термометров, заполненных реальными газами, вводить для каждого значения температуры различные поправки. [c.16]

Расчёт разл. равновесных К. п. явился исторически первым методом термодинамич. исследований. На его основе был проанализирован рабочий цикл идеальной тепловой машины (цикла Карно), получено матем. выражение второго начала термодинамики, построена термодинамическая температурная шкала, получены мн. важные термодинамич. соотношения Клапейрона — Клаузиуса уравнение и др.). В технике К. п. применяются в кач-ве рабочих циклов двигателей внутр. сгорания, разл. теплосиловых и холодильных установок. КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ, чувствительный физ. прибор для измерений малых сил (малых моментов сил), К. в. были изобретены франц. физиком Ш. Кулоном в 1784 и применены им для исследования вз-ствия точечных электрич. зарядов и магн. полюсов (см. Кулона закон). К. в. простейшей конструкции состоят из вертикальной нити, на к-рой подвешен лёгкий уравновешенный рычаг. Измеряемые силы действуют на концы рычага и поворачивают его в горизонтальной плоскости до тех пор, пока не окажутся уравновешенными силами упругости закрученной нити. По углу поворота Ф рычага можно судить о величине крутящего момента действующих сил, т. к. ф пропорц. МуЛ1С1, где I — длина нити, С — модуль сдвига материала нити, I — момент инерции поперечного сечения нити. Шкалу отсчёта К. в. обычно градуируют непосредственно в ед. силы или момента силы. Высокая чувствительность К. в. достигается применением достаточно длинной нити с малым значением момента инерции поперечного сечения. [c.333]

Как видим, Карно свое исследование проводит в самом общем виде, отвлекаясь от свойств и особенностей преобразующей системы, отчетливо представляя себе, что направлено на установление новых законов физики. Для решения этой огромной и общей задачи Карно устанавливает новый метод исследования, метод KpyroiBoro процесса и вводит понятие о равновесном состоянии и равновеоном — обратимом процессе, а также об обратимом цикле, состоящем из двух изотерм и двух адиабат. Дальше им показывается, что этот цикл в заданных температурных пределах является наивыгоднейшим. [c.533]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...