Второй закон термодинамики

Второй закон термодинамики качественный, устанавливает направление перехода теплоты, а также ту ее часть, которую можно перевести в работу в тепловом двигателе. С. Карно (1824 г.) указал на возможность превращения теплоты в полезную работу в двигателях при наличии двух источников теплоты, т.е. необходимым условием для получения работы в тепловом двигателе является разность температур.

Циклы, в которых теплота превращается в работу, называются прямыми, или циклами тепловых двигателей.

На рис. 1.2 и 1.3 изображены прямой цикл в p-v диаграмме и схема теплового двигателя. Рабочее тело 1 (рис. 1.3) в тепловом двигателе 3 получает из горячего источника 2 с температурой Т₁ на участке 1-2 цикла (рис. 1.2) теплоту q₁ (подвод теплоты) и совершает работу l₁ (площадь 1-а-2-3-4-1). Чтобы процесс непрерывно повторялся, в тепловом двигателе нужно возвратить рабочее тело в начальное состояние 1 путем затраты работы l₂ в процессе 2-b-1 (площадь 2-b-1-4-3-2) и отвода теплоты q₂ в холодный источник 4 с температурой Т₂. В тепловом двигателе часть теплоты (q₁ – q₂) превращена в работу.

Рис. 1.2. Изображение замкнутого термодинамического процесса (цикла)

в р, v – диаграмме

Рис. 1.3. Схема теплового двигателя

Эффективность прямых обратимых циклов оценивают термическим КПД.

Термический КПД – это отношение работы цикла ко всей подведенной теплоте.

. (1.20)

Термический КПД цикла Карно

. (1.21)

Из формулы видно, что не зависит от свойств рабочего тела, а его величина определяется температурами Т₂ и Т₁ холодного и горячего источников теплоты.

Термический КПД цикла Карно имеет максимальное значение, он является эталоном при оценке совершенства любых циклов тепловых двигателей.

Дата добавления: 2015-07-25