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

Осветительные приборы аварийного освещения
Охранное освещение должно предусматриваться вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. Освещенность должна быть не менее 0,5 лк на уровне земли в горизонтальной плоскости или на уровне 0,5 м ...

Строение и свойства вещества
Цель за­ня­тия: изу­чить свой­ства ве­ществ в твёр­дом со­стоя­нии, рассмотреть типы кристаллических решёток, сущность явления проводимости. ...

Медные сплавы
Для деталей машин используют сплавы меди с цинком , оловом, алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30-40 кгс/мм^2 у сплавов и    25-29 кгс/мм^2 у технически ...