до початкового стану. Стиснення ж газу може відбуватися тільки під дією зовнішньої сили, яка при цьому здійснює роботу (сила тиску газу в цьому випадку здійснює негативну роботу). Після цього знову можуть відбуватися процеси розширення і стиснення газу. Значить, робота теплового двигуна повинна складатися з періодично повторюваних процесів (циклів) розширення і стиснення. В
Рисунок 1
На рисунку 1 зображені графічно процеси розширення газу (лінія АВ) і стиснення до первісного обсягу (лінія CD). Робота газу в процесі розширення позитивна (AF> 0) і чисельно дорівнює площі фігури ABEF. Робота газу при стисненні негативна (так як AF <0) і чисельно дорівнює площі фігури CDEF. Корисна робота за цей цикл чисельно дорівнює різниці площ під кривими АВ і CD (зафарбована на малюнку).
Наявність нагрівача, робочого тіла і холодильника принципово необхідна умова для безперервної циклічної роботи будь-якого теплового двигуна.
Коефіцієнт корисної дії теплової машини
Робоче тіло, отримуючи деяку кількість теплоти Q1от нагрівача, частина цієї кількості теплоти, за модулем рівну | Q2 |, віддає холодильника. Тому чинена робота не може бути більше A = Q1 - | Q2 |. Ставлення цієї роботи до кількості теплоти, отриманому розширюється газом від нагрівача, називається коефіцієнтом корисної дії теплової машини:
Коефіцієнт корисної дії теплової машини, що працює по замкнутому циклу, завжди менше одиниці. Завдання теплоенергетики полягає в тому, щоб зробити ККД якомога більш високим, тобто використовувати для отримання роботи якомога більшу частину теплоти, отриманої від нагрівача. Як цього можна досягти? p> Вперше найбільш досконалий циклічний процес, що з ізотерм і адіабат, був запропонований французьким фізиком і інженером С. Карно в 1824 р.
Цикл Карно.
Припустимо, що газ знаходиться в циліндрі, стінки і поршень якого зроблені з теплоізоляційного матеріалу, а дно - з матеріалу з високою теплопровідністю. Обсяг, займаний газом, дорівнює V1.
В
Малюнок 2
Наведемо циліндр в контакт з нагрівачем (Малюнок 2) і надамо газу можливість ізотермічні розширюватися і здійснювати роботу. Газ отримує при цьому від нагрівача деякий кількість теплоти Q1. Цей процес графічно зображується ізотермою (крива АВ). br/>В
Малюнок 3
Коли об'єм газу стає рівним деякому значенню V1 ' Тепер охолоджений газ можна ізотермічні стискати при температурі Т2. Для цього його потрібно привести в контакт з тілом, що має ту ж температуру Т2, тобто з холодильником, і стиснути газ зовнішньою силою. Однак у цьому процесі газ не повернеться в первинний стан - температура його буде весь час нижче ніж Т1.
Тому ізотермічне стиск доводять до деякого ...
