Цикл Карно Выполнил: Киселев Э.

Тепловые двигатели Тепловые двигатели – необходимый атрибут современной цивилизации. С их помощью вырабатывается около 80% электроэнергии. Без тепловых двигателей невозможно представить современный транспорт. В то же время повсеместное использование тепловых двигателей связано с отрицательным воздействием на окружающую среду. Тепловые двигатели – необходимый атрибут современной цивилизации. С их помощью вырабатывается около 80% электроэнергии. Без тепловых двигателей невозможно представить современный транспорт. В то же время повсеместное использование тепловых двигателей связано с отрицательным воздействием на окружающую среду.

Замкнутый цикл Для непрерывного совершения механической работы термодинамический цикл теплового двигателя должен быть замкнутым. Замкнутый процесс (цикл) – совокупность термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в исходное состояние.

КПД замкнутого цикла Замкнутые (круговые) процессы используются при работе всех тепловых машин: двигателей внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, холодильных машин. Для оценки эффективности преобразования внутренней энергии газа в механическую работу, совершаемую за цикл, вводится КПД. КПД – отношение работы, совершаемой двигателем за цикл, к количеству теплоты, полученному от нагревателя: η=A/Q 1

КПД В циклическом тепловом двигателе нельзя преобразовать в механическую работу все количество теплоты Q 1, получаемое от нагревателя. Некоторое количество теплоты IQ 2 I отдается холодильнику, поэтому работа, совершаемая двигателем за цикл, не может быть больше A= Q 1 - IQ 2 I.

Учитывая полученное равенство, выражение для КПД можно записать в виде η=(Q 1 - IQ 2 I)/Q 1

Цикл Карно Французский инженер Сади Карно, выясняя, при каком замкнутом процессе тепловой двигатель будет иметь максимальный КПД, предложил использовать цикл, состоящий из двух изотермических и двух адиабатных процессов. Выбор именно этих процессов обусловлен тем, что работа газа при изотермическом расширении совершается за счет внутренней энергии нагревателя, а при адиабатном процессе за счет внутренней энергии расширяющегося газа. В этом цикле исключен контакт тел с разной температурой, а значит, исключена теплопередача без совершения работы.

I стадия В процессе изотермического расширения (1-2) при температуре Т1 работа совершается за счет изменения внутренней энергии нагревателя, т. е. за счет подведения к газу количества теплоты Q1: A12= Q1

II стадия Охлаждение газа (перед сжатием 3-4) происходит при адиабатном расширении 2-3. Все изменение внутренней энергии ΔU23 при таком процессе (Q=0) преобразуется в механическую работу: A23=–ΔU23

III стадия Температура газа в результате адиабатного расширения 2-3 понижается до температуры холодильника Т 2

IV стадия Цикл завершается процессом адиабатного сжатия 4-1 (Q=0), при котором газ нагревается до температуры T 1.

Можно найти максимальное значение КПД тепловых двигателей, соответствующее циклу Карно: ηmax=(T1-T2)/T1