ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Стационарный поток. Располагаемая работа из "Курс химической термодинамики" В р — У-диаграмме, показанной на рис. 14, площадь а 2Ь = = — I V йр — располагаемая работа с12с1 = р йУ — работа деформации а/сО = р Уг — работа ввода массы в систему Ь2 йО = = Р2У2 — работа вывода массы из системы. [c.42] Из выражения (50) видно, что в процессе, проходящем без теплообмена, располагаемая работа равна изменению энтальпии с обратным знаком 61 о = —йН. [c.42] Так как и тот и другой процессы широко используются в инженерной практике (первый при расчете теплообменников и камер сгорания, а второй при расчете газовых и паровых турбин и реактивных двигателей), широкое распространение получила Н—S-диаграмма, в которой по оси асбцисс отложена энтропия, а по оси ординат — энтальпия. [c.43] Термодинамическим циклом, или круговым процессом, называется процесс, при котором термодинамическая система, выйдя из первоначального состояния, снова возвращается в это состояние. Все параметры и функции состояния, изменяясь в процессе, в конце цикла принимают свое первоначальное значение. В диаграмме состояния такой процесс изображается замкнутой линией. [c.43] Так как внутренняя энергия зависит от состояния системы, а состояние в конце цикла такое же, как и в начале, то изменение внутренней энергии системы за цикл равно нулю. [c.43] Поскольку в рассмотренном цикле ц О, то, следовательно, и суммарное количество теплоты должно быть положительным. Значит, в Т—5-диаграмме (рис. 16) этот цикл должен выглядеть таким образом, чтобы подведенная к системе теплота по абсолютной величине была больше, чем отведенная. Для этого линия процесса САО, в котором теплота подводится (т. е. процесса, в котором происходит увеличение энтропии от начального значения 5с до конечного значения 5 ), должна располагаться выше, чем линия процесса ОВС, в котором теплота отводится (а энтропия от значения 3 возвращается к первоначальному значению 5с). [c.44] За время цикла термодинамическая система получает из окружающей среды теплоту, равную работе, совершенной системой за цикл. [c.45] Можно говорить, что в рассмотренном цикле произошло превращение теплоты в механическую работу. Такие циклы совершает рабочее тело в тепловых двигателях, а сами циклы называются циклами двигателей, или прямыми циклами. [c.45] Из уравнения (55) видно, что количество работы, полученное от системы в прямом цикле, меньше, чем количество теплоты, подведенное к системе. Часть энергии отводится от системы в виде теплоты Q2, а в работу оказывается превращенной лишь разность между и ( 2. [c.45] в которых теплота переносится от холодного тела к нагретому, называются холодильными, или обратными циклами. [c.46] Значение характеристики, определяющей эффективность цикла ( П или 8) зависит от значения температур при которых подводится и отводится теплота, а также от характера термодинамических процессов, из которых составлен конкретный цикл. При прочих равных условиях наибольшее значение к. п. д. будут иметь такие циклы, в которых все процессы являются равновесными (обратимыми). По отношению к процессам подвода и отвода теплоты это означает, что температура рабочего тела системы в процессах теплообмена должна практически равняться температуре тел окружающей среды, с которыми осуществляется теплообмен. [c.46] состоящие из обратимых (равновесных), процессов, называются обратимыми (равновесными) циклами. [c.46] Простейший обратимый цикл, для которого достаточно в окружающей среде иметь только два теЛа с разными температурами (одно тело — источник теплоты, другое — приемник теплоты), называется циклом Карно. Этот цикл впервые был предложен и проанализирован французским ученым Сади Карно (1796—1832 гг.) и носит его имя. [c.47] Из р—V-диаграммы видно, что на участках АВ и ВС рабочее тело расширяется, а на участках D и DA сжимается, так что по окончании цикла объем и давление принимают первоначальное значение. [c.48] Из выражения (58) видно, что термический к. п. д. цикла Карно зависит только от температур источника и приемника теплоты. Никакие физические свойства рабочего тела не вошли в выражение для и, следовательно, к. п. д. цикла Карно не зависит от рода рабочего тела. Этот вывод составляет содержание так называемой теоремы Карно. [c.48] Покажем, что цикл Карно имеет наибольший термический к. п. д. по сравнению с любым другим циклом в данном интервале температур —Т . Для доказательства сравним в Т—5-диаграмме (рис. 20) цикл Карно АВСО с произвольным циклом аЬЫ, проходящим между теми же температурными рраницами. [c.48] Таким образом, эффективность превращения теплоты в работу (термический к. п. д.) в любом цикле не может быть больше, чем в цикле Карно, осуществляемом в том же интервале температур. [c.49] Так как Р Т , то, следовательно. [c.49] Это значит, что изменение температуры источника теплоты влияет на к. п. д. меньше, чем изменение температуры приемника теплоты. [c.49] Что касается температуры Та, то она составляет приблизительно 300 К, поскольку приемником теплоты для всех двигателей, работающих в наземных условиях, являются либо атмосферный воздух, либо вода в водоемах, реках, морях. Искусственно может быть получена температура, даже близкая к абсолютному нулю, однако получение температур ниже температуры окружающей среды связано, как это показано в гл. V, 2, с затратой работы. Затрата работы оказывается больше, чем выигрыш в к. п. д., поэтому такой путь увеличения к. п. д. оказывается неприемлемым. [c.49] Вернуться к основной статье