Цикл Карно и термодинамическая температура

Цикл Карно и термодинамическая температура [c.110]

Соотношение (1.3) справедливо для обратимого цикла Карно и не зависит от совершаемой работы Таким образом, термодинамическая температура обладает тем свойством, что отношения величин Т определяются характеристиками обратимой тепловой машины и не зависят от рабочего вещества. Для окончательного определения величины термодинамической температуры необходимо приписать некоторой произвольной точке определенное численное значение. Это будет сделано ниже. Одним из простейших рабочих веществ может служить идеальный газ, т. е. газ, для которого и произведение РУ, и внутренняя энергия при постоянной температуре не зависят от давления. Следующим шагом будет доказательство того, что температура, удовлетворяющая соотношению (1.3), на самом деле пропорциональна температуре, определяемой законами идеального газа. [c.17]

Термодинамическая температурная шкала, предложенная Кельвином, основана на втором законе термодинамики и не зависит от термометрических свойств тела. Построение шкалы опирается на следующие положения термодинамики. Если в прямом обратимом цикле Карно к рабочему телу подводится теплота С] от источника с высокой температурой Т и отводится теплота Сг к источнику с низкой температурой Гг, то T T =Q Q2 независимо от природы рабочего тела. Эта зависимость позволяет построить шкалу, опираясь только на одну постоянную или реперную точку с температурой Го. Например, пусть температура источников теплоты Т2—Т0 Т1 = Т, причем Г не известна если между этими источниками осуществить прямой обратимый цикл Карно и измерить количество подводимой и отводимой (Эз теплоты, то неизвестную температуру Г можно определить по формуле Г=Гo(Ql/Q2). Таким же способом можно произвести градуирование температурной шкалы. [c.171]

Прямое использование цикла Карно для измерения температуры обычно приводит к большим экспериментальным погрешностям. Поэтому разработаны практические методы воспроизведения термодинамической температуры, в которых связь между измеряемой величиной и температурой выводят на основе законов термодинамики или статистической физики. К числу таких соотношений относятся уравнение состояния газа, закон Кюри для парамагнетиков, зависимость скорости звука в газе от температуры, зависимость напряжения тепловых шумов на электрическом сопротивлении от температуры, закон Стефана — Больцмана. Температурные шкалы, установленные с использованием указанных соотношений, зависят от свойств термометрического тела, что приводит к появлению таких характеристик шкалы, как воспроизводимость и точность. Кроме того, некоторые шкалы основаны на приближенно выполняющихся закономерностях возникает понятие инструментальной температуры (магнитной, цветовой и т. п.), отличной от термодинамической. [c.172]

Термодинамическим параметром является термодинамическая температура Т. Термодинамическая температурная шкала устанавливается на основе известных из курса физики свойств цикла Карно и поэтому не зависит от свойств вещества, используемого для измерения температуры. При этом используется единственная экспериментально определяемая реперная (т. е. опорная) точка, каковой является тройная точка химически чистой воды. Тройной точке воды соответствует такое состояние, иначе говоря, такие [c.17]

Увеличивая неограниченно число адиабат п, получаем бесконечное множество элементарных циклов Карно. При этом температуры начала Т и конца Ti подвода теплоты и средняя термодинамическая температура Г, подвода теплоты будут отличаться на бесконечно малую величину. Поэтому их можно принять одинаковыми и равными Т, т. е. Т = ГГ = Т, = Т,. [c.112]

Температура , определяемая из соотношения (3-63) по величине обратимого цикла Карно, носит название термодинамической температуры. Поскольку величина для обратимого цикла Карно не зависит от свойств рабочего тела, то, следовательно, и термодинамическая температура О, определяемая по величине rj , также не зависит от свойств рабочего тела (термометрического вещества). [c.68]

Измерение температуры по термодинамической шкале связано, как уже отмечалось, с осуществлением цикла Карно и измерением количеств теплоты, получаемых телом от нагревателя и отдаваемых охладителю. Измерение температуры таким образом являлось бы затруднительным. В связи с этим для практических целей на основе термодинамической шкалы установлена Международная практическая температурная шкала. [c.140]

Сочинение проф. Акопяна имеет следующие главы термодинамические системы предварительные сведения о системе жидкость— пар работа теплота процессы циклы первое начало применение первого начала к обратимым процессам применение первого начала к системе жидкость — пар теория изодинамических процессов дросселирование свойства идеального газа наиболее общее выражение первого начала теория течения второе начало цикл Карно и его применения энтропия элементы теории тепловых машин диаграммы Т—5 циклы тепловых машин получение низких температур и сжижение газов теория термодинамического равновесия равновесие смеси идеальных газов общие условия равновесия гетерогенных систем о законах смешения термодинамического равновесия двухфазные двухкомпонентные смеси теорема Нернста. [c.370]

Назвать любой термодинамический цикл при тех же пределах температур идеальным нельзя еще и потому, что его к. п. д. всегда будет меньше, чем к. п. д. цикла Карно он может быть очень малой величиной и даже обращаться в нуль. Поэтому и нужно особо выделить цикл Карно как цикл, являющийся количественным выражением второго начала термодинамики и служащий критерием для любого теплового кругового процесса. Поскольку только этот цикл определяет свойства идеального теплового двигателя, т. е. дает для данного соотношения температур к. п. д., наибольший из возможных, постольку только цикл Карно и надлежит называть идеальным. [c.38]

Рассмотрим некоторое фиксированное количество жидкости или газа, принимающее участие в замкнутом цикле обратимых операций (рис. 8.1). Такой цикл называют циклом Карно и используют для определения термодинамической температурной шкалы Кельвина. Характерная черта цикла Карно, которая делает его удобным для этой цели, заключается в том, что изменения энергии происходят только при двух температурах. По аналогии с соотношением DQ — х йа предположим, что прн обратимом процессе для температуры Кельвина Т справедливо соотношение DQ = квТ йо, где кв — константа, которую предстоит определить, и о — энтропия. Мы определяем общепринятую энтропию 5 как 5 = кво и, следовательно, )Q = Т 5. [c.110]

Поскольку определяется только отношением количеств тепла, превращаемых в цикле Карно, для одинаковых температур должны получаться одинаковые значения , независимо от того, какие числа соответствуют этим температурам в различных эмпирических шкалах. Поэтому величину O, не зависящую от случайных свойств измерителя температуры, называют термодинамической температурой. Уравнение (110) дает нам только отношение й. Поэтому в выражении для О-остается еще произвольный множитель. Этот множитель мы определим, установив разность д для точек кипения воды и плавления льда [c.77]

Так как, по предположению, Гг/Г1<0, то бг<0. Это значит, что в действительности теплоприемник не получил, а отдал теплоту — 02 = 1б2 - В результате цикла произведена положительная работа 62 = 61+ Qi - Будем рассматривать теплоот-датчик и теплоприемник как один тепловой резервуар. Единственный результат кругового процесса Карно состоит в том, что такой тепловой резервуар отдал теплоту Q + Qi I, за счет которой произведена эквивалентная работа W=Qi- - Q2 - Но это противоречит второму началу термодинамики, поэтому предположение К — неправильное термодинамическая температура не может быть отрицательной. [c.175]

Изучение цикла Карно приводит к одному важному следствию, которое дает теоретические основания для выбора температурной шкалы, называемой термодинамической шкалой температур. В 2 главы I было дано определение эмпирической температуры. Из описания ясно, что эмпирическая шкала зависит от выбора термометрического тела и, следовательно, не является абсолютной. Выводы, полученные выше, привели нас к уравнению, которое для некоторого количества рабочего тела может быть написано в форме [c.72]

Следовательно, термический к. п. д. цикла Карно равен разности термодинамических температур теплоотдатчика и теплоприемника, деленной на термодинамическую температуру теплоотдатчика. [c.54]

Особенностью термодинамических циклов паротурбинных установок является изменение агрегатного состояния рабочего тела в течение цикла, что позволяет осуществить теплообмен между рабочим телом и внешними источниками теплоты в процессах парообразования и конденсации при постоянных значениях температур. Таким образом, имеется практическая возможность реализации цикла Карно, который, как отмечалось, состоит из двух изоэнтропных и двух изотермических процессов. Реализация изотермических процессов подвода и отвода теплоты в газовых циклах (циклы ДВС и ГТУ) связана с непреодолимыми трудностями. [c.163]

Соотношение (2.13) определяющее энтропию как функцию состояния тела, было получено исходя из термодинамических особенностей цикла Карно, которые одновременно позволили обосновать и понятие термодинамической температуры. [c.84]

Свойство изолированной термодинамической системы. Физический смысл энтропии. Толкование второго закона термодинамики. Рассмотрим изолированную термодинамическую систему, состоящую из источника теплоты с температурой Г], холодильника с температурой Tj < Г, и рабочего тела, которое совершает обратимый цикл Карно между источником теплоты и холодильником. В этом случае максимальная работоспособность системы равна [c.66]

Степенью термодинамического совершенства цикла Ренкина является отношение термического к. п. д. к к. п. д. цикла Карно, взятого в том же интервале температур нагревателя и холодильника. Это отношение называют относительным термическим к. п. д. цикла Ренкина и обозначают Л0(- [c.94]

Как видно из рис. 1.70, понижение конечного давления р2 (при неизменных pi и Ti) повышает термический к. п. д. цикла Ренкина, поскольку в области влажных паров это сопровождается понижением температуры Т2, а следовательно, расширяется температурный интервал цикла. Из этого же рисунка видно, что понижение р2 увеличивает степень заполнения площади цикла Карно площадью цикла Ренкина, вследствие чего относительный термический к. п. д. цикла Ренкина увеличивается. Однако с понижением рг расширение пара в турбине спускается в область влажных паров, следовательно, необратимость этого процесса возрастает, и поэтому внутренний относительный к. п. д. цикла Ренкина уменьшается. Из этого анализа следует, что одновременное повышение начальных параметров пара и понижение его конечного давления повышает степень термодинамического совершенства цикла Ренкина. Обычно давление пара в конденсаторе pi = 0,003...0,005 МПа. [c.95]

Прямой цикл Карно. Согласно второму закону термодинамики для осуществления термодинамического цикла нужно иметь как минимум два источника теплоты горячий (теплоотдатчик) с постоянной температурой Tj и холодный (теплоприемник) с постоянной температурой Та <С Tj. При этом и соблюдении еще условий обратимости подвод и отвод теплоты в цикле могут осуществляться только по изотермам Tj и Та. Однако две изотермы не могут образовать круговой процесс. Поскольку других внешних источников теплоты нет, обратимый переход между Ti и Та возможен лишь по адиабатам 2-3 и 4-1 (рис. 6.3, а). [c.105]

Абсолютная термодинамическая шкала температур. Используя свойства цикла Карно, английский физик В. Кельвин предложил универсальную шкалу температур, которая не зависит от свойств отдельных веществ и получила название абсолютной термодинамической шкалы температур, или шкалы Кельвина. [c.107]

Важным свойством термодинамической шкалы температур является наличие на ней предельно низкой температуры, называемой абсолютным нулем. Из равенства (1.2026) следует, что наименьшая температура отвечает случаю, когда = 0 эта температура и есть абсолютный нуль. Следовательно, абсолютный нуль температуры представляет собой наинизшую из всех возможных температур, при которой к. п. д. цикла Карно равен единице, что противоречит второму закону термодинамики. Поэтому температура абсолютного нуля практически недостижима. [c.107]

Термодинамический цикл афсфах называется циклом с подводом теплоты при постоянном объеме, или циклом Отто. Термодинамический цикл a2b ida2 называют циклом с подводом теплоты при постоянном давлении, или циклом Дизеля. Рас- смотренные циклы выполняются в том же диапазоне предельных температур Т —Тг, что и цикл Карно, однако средняя температура подвода теплоты в циклах ниже температуры Т,, а средняя температура отвода теплоты выше, чем Tj. В результате термический к. п.д. рассмотренных циклов меньше, чем термический к.п.д. цикла Карно в интервале температур Ti— Т2. Вместе с тем к. п.д. реальноого цикла ДВС выше к. п.д. реального цикла Карно, что объясняется значительными необратимыми потерями в реальном цикле Карно за счет потерь работы на трение. [c.134]

Рассмотрим цикл Ренкина на перегретом паре. Термодинамические циклы Карно и Ренкина насыщенного пара имеют довольно низкий к. п. д., что связано главным образом с невысокой температурой пара на входе в паровую турбину. Максимальная температура насыщ,енного водяного пара может быть не выше температуры воды в критической точке кр = 374,15 °С, что соответствует давлению ркр = 22,1 МПа. [c.166]

В гл. 1 рассматриваются следующие вопросы содержание вопроса обратимость и необратимость цикл Карно и его свойства при использовании идеального газа посгулат второго начала для квазистатических процессов абсолютная термодинамическая температура о физическом смысле второго начала для квазистатических процессов. [c.345]

Сравнение формулы (484) с формулой (43) показывает их идентичность. Следовательно, формула (484) определяет термодинамический к. п. д. некоторого эквивалентного цикла Карно, равный термодинамическому к. п. д. исследуемого цикла. Таким образом, любой цикл тепловой машины может быть заменен эквивалентным циклом Карью с температурами Гзср и называемыми среднепланиметричестми. Последнее объясняется тем, что при наличии s-T — диаграммы чти 226 [c.226]

С термодинамической точки зрения в двигателе внутреннего сгорания, как и во всяком тепловом двигателе, желательно осуществление цикла Карно, имеющего наибольший термический к. п. д. в определенном интервале температур. Однако двигатели внутреннего сгорания работают не по циклу Карно, а по другим менее экономичным циклам. Это происходит не только потому, что цикл Карно практически трудно осуществить, но н потому, что он оказывается непрактичным. Вследствие незначительной разницы в наклоне изотерм и адиабат ри-диаграмма цикла Карно при разнице температур, осуществляемой в двигателях внутреннего сгорания, получается сильно растянутой как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Это приводит к большим изменениям давлений и объемов в цикле. В результате максимальное давление и степень сжатия оказываются настолько большими, что реализация их в цилиндре привела бы к чрезмерной громоздкости двигателя, к увеличению его стоимости 11 к большим потерям на трение в его механизмах. Так, расчеты показывают, что при практически реализуемых в современных двигателях параметрах Тшах — ЗООО К, rmin — SOO K, pmin l бар максимальное давление в цикле Карно оказывается величиной порядка 3000 бар, а степень сжатия около 400. Нереальность этих цифр очевидна, [c.111]

Равновесная передача энергии между телами с разными температурами, как установлено выше, возможна как в одном, так и в другом направлении. Но такая передача энергии оказывается возможной только с помощью посредника — промежуточной термодинамической системы. Так, равновесная передача теплоты между телами с разными температурами требует наличия термомеханической снтемы, совершающей цикл Карно, и сопровождается взаимными превращениями теплоты и работы. [c.120]

Это свойство цикла Карно и положено в основу построения абсолютной термодинамической шкалы температуры. Выделим из всех циклов Карно цикл АВСО (рис. 17), образованный изотермами 7о и Тцаа, И допустим, что изотерма То соответствует температуре таяния льда, а изотерма 7,шп — температуре кипения воды.. Предположим, что в цикле Карно АВСО на работу было затрачено количество теплоты Р. Тогда, если разбить площадь АВСО сеткой равноотстоящих изотерм из 100 равных частей, то в каждом из полученных циклов Карно на работу будет затрачиваться количество теплоты, равное 0,01 р. Температурный интервал между изотермами составит Г (если Го=0°С и 7 ип= 100°С). [c.101]

Этот модельный цикл по традиции называется циклом Карно. Термостат, имеющий температуру 0i, по традиции называют нафевателем, а второй термостат, имеющий температуру 9 (02 < i), — холодильником. Заётавим некоторую термодинамическую систему, называемую рабочим телом, соверщать квазистатический процесс, следуя этому циклу в указанном на рис. 21 направлении, и определим коэффициент Полезного действия этой теплОвой машины как отношение разности полученного от нагревателя tid время изотермического процесса А- В количества [c.49]

Если осуществить цикл между теплоотдатчиком с температурой Ti итеплоприемником, в который отводилось бы количество теплоты, равное нулю (Q2 = 0). то абсолютная температура холодильника должна была бы быть равной нулю. При этих условиях вся теплота Qi превратилась бы в полезную работу L=Qi и к. п. д. цикла был бы равен единице. Поэтому абсолютный нуль температуры представляет собой низшую из всех возможных температур, когда к. п. д. цикла Карно равен единице. Такая температура принимается за начальную точку абсолютной термодинамической шкалы. [c.133]

Определение температуры путем осуществления прямого обратимого цикла Карно с измерением подводимой и отводимой теплоты оказалось бы сложным и затруднительным. Поэтому для практических целей на основе термодинамической шкалы установлена Международная практическая температурная шкала (МПТШ). [c.172]

В отличие от холодп льного коэффициента Карно, зависящего только от температур кипения и конденсации, холодильный коэффициент цикла с дросселированием зависит дополнительно и от свойств рабочего тела. Выбор типа хладагента для цикла с дросселированием оказывает значительное влияние на степень его термодинамического совершенства. Степень термодинамического совершенства цикла с регул1фующим вентилем определяется отношением холодильного коэффициента Вр. в рассматриваемого цикла к холодильному коэффициенту цикла Карно ек, осуществляемого в том же интервале температур [c.32]

Т — 5-диаграмма позволяет простым способом оценить термодинамическую эффективность прои,звольного цикла. Для этого его нужно сравнить с циклом Карно, линии процессов которого являются касательными к рассматриваемому циклу (рис. 3.7,6). Из рисунка видно, что КПД цикла Карно, осуществляемого между максимальной Ттах и минимальной температурами произвольного цикла 1а2Ы, всегда больше КПД последнего [c.66]

Выражение (3.70) можно использовать в качестве рабочей формулы для построения термодинамической шкалы температур, ибо множитель qi qi+l= ( —11 0,1+1) не ависит от свойств термометрического вещества (рабочего тела цикла Карно). Однако построенная таким образом шкала (если составлять ее из положительных чисел) находилась бы в противоречии с исторически слолсившимся понятием температуры теплота самопроизвольно переходит от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Поэтому в качестве термодинамической температуры принимаем величину 7=1/Ф и вместо выражения (3.70) имеем следующую формулу [c.84]

Степень термодинамического совершенства холодильных установок принято оценивать отношением холодильного коэффициента теоретического холодильного цикла е к холодильному коэффициенту обратного цикла Карно ео, осуществляемого в том же интервале температур. В табл. 9.3 приведены результаты расчетов цикла парокомпрессионной холодильной установки, работающей в диапазоне температур плюс 30 — минус 15 °С и обеспечивающей холодопронзводительность 3,87 кВт. [c.232]

Цикл, состоящий из двух изотерм, проведенных при средних термодинамических температурах и Т. , и двух адиабат, проведенных при значениях 5 = onst и Sj = onst, равных наименьшему и наибольшему значениям энтропии в заданном цикле, называется эквивалентным циклом Карно (эквивалентным данному гщклу по размеру работы и по эффективности превращения теплоты в работу). [c.114]

Для оценки совершенства термодинамических циклов ДВС сравним их по эффективности превращения теплоты в работу. Научно обоснованный метод анализа, отвечающий основному постулату второго начала термодинамики, заключается в замене рассматриваемого цикла эквивалентным циклом Карно путем введения среднетермодинамических температур 7 подвода и отвода теплоты [по формуле (3.35)]. При этом для любого цикла имеем по формуле (8.8) [c.237]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...