6. Цикл Карно
Книги / Физическая химия / ЛЕКЦИЯ № 2. Химическая термодинамика / 6. Цикл Карно

Цикл Карно

– круговой тепловой процесс, в результате которого некоторое количество тепла термодинамически обратимым способом переносится от горячего тела к холодному. Процесс должен совершаться таким образом, чтобы тела, между которыми происходит непосредственный обмен энергией, находились при постоянной температуре, т. е. и горячее и холодное тела считаются настолько большими тепловыми резервуарами, что температура первого при отнятии и температура второго при прибавлении рассматриваемого количества тепла ощутимо не изменяются. Для этого необходимо «рабочее тело». Рабочим телом в этом цикле является 1 моль идеального газа. Все процессы, составляющие цикл Карно, являются обратимыми. Рассмотрим их. На рисунке 9 показано:

АВ – изотермическое расширение газа от V1 до V2 при температуре T 1, количество теплоты Q1 поглощается;

ВС – адиабатическое расширение от V2 до V3 , температура снижается от Т 1 до Т2;

CD – сжатие изотермическое от V3 до V4 осуществляется при температуре Т2, количество теплоты Q отдается;

DA – сжатие адиабатическое от V4 до V 1, температура увеличивается от Т2 до T 1.

Puc. 9

Puc. 9

Проанализируем его подробно. Для процесса необходимо «рабочее тело», которое сначала при более высокой температуре Т1 приводится в соприкосновение с горячим телом и изотермически получает от него указанное количество тепла. Затем оно адиабатически охлаждается до температуры Т2, отдавая при этой температуре тепло холодному телу с температурой Т2, а затем адиабатически возвращается в начальное состояние. В цикле Карно ΔU = 0. При проведении цикла «рабочее тело» получило количество теплоты Q1 – Q2 и произвело работу А, равную площади цикла. Итак, в соответствии с первым законом термодинамики Q1 – Q2 = А, получаем:

Для адиабатических процессов можно записать:

Для адиабатических процессов можно записать:

Поделим первое уравнение на второе. В результате имеем:

Поделим первое уравнение на второе. В результате имеем:

Получаем уравнение для работы:

Получаем уравнение для работы:

Теперь получим КПД:

Теперь получим КПД:

Итак, КПД цикла Карно зависит от температуры теплоотдатчика и теплоприемника.

Итак, КПД цикла Карно зависит от температуры теплоотдатчика и теплоприемника. Эта величина имеет тем большее значение, чем выше T 1 и ниже T 2. Цикл Карно необходим при разрешении вопроса о КПД тепловых машин.

Смотрите также

Химики создали молекулу, способную удалять из раствора отрицательно заряженные ионы
Химики создали органическую молекулу, способную связывать отрицательно заряженные ионы растворенных веществ. Это позволяет очищать растворы от ионов, например, хлора и фтора. Агенты (вещества), спос ...

Методы определения хлорид-ионов
Защите окружающей среды от возрастающей антропогенной нагрузки в настоящее время уделяется все большее внимание во всем мире. Развитие промышленности, в том числе и химической, увеличение до ...

Рубидий (Rubidium), Rb
Большую часть добываемого рубидия получают как побочный продукт при производстве лития из лепидолита. После выделения лития в виде карбоната или гидроксида рубидий осаждают из маточных растворов в вид ...