Циклы

1. ЦИКЛЫ

2.

• Циклом наз процесс, при котором
система, пройдя ряд состояний,
возвращается в исходное
• На диаграмме цикл изображается
замкнутой кривой

3.

P
P
A>0
A<0
V
V
• Цикл наз прямым, если работа,
совершенная за цикл положительная
• Цикл наз обратным, если работа,
совершенная за цикл отрицательная

4.

• Цикл невозможно совершить, если
рабочее тело только получает тепло
• рабочее тело должно и отдавать тепло
• То, от чего рабочее тело получает
тепло - нагреватель
• Чему рабочее тело отдает тепло холодильник

5.

U 0
Q A
Q Q1 Q2
• Q1- полученное тепло
• Q2- отданное тепло

6.

• Термический к.п.д. для циклов
A
Q
Q
Q
1
2
1 2
Q1
Q1
Q1
• Показывает какая часть тепловой
энергии, полученная от нагревателя
превратилась в работу

7. Тепловые двигатели

8.

• Тепловой двигатель- устройство
способное превращать полученное
тепло в механическую работу
• Работа совершается за счет
расширения вещества (пары бензина,
водяной пар), рабочее тело
• Тепло полностью переходит в работу,
когда
U 0
• Поэтому рабочее тело должно
вернуться в исходное состояние –
совершить термодинамический цикл

9. Тепловой двигатель

10. Бензиновый карбюраторный двигатель

• 2-3, 4-1 адиабата
• 3-4, 1-2 изохора

11.

• 2-3 адиабата
Q 0
• 3-4 изохорическое охлаждение
Q34 0
Q2
m
Q2 CV T3 T4 0
μ
• 4-1 адиабата
Q 0

12.

• 1 -2 изохорическое нагревание
Q12 0
Q1
m
Q1 CV T2 T1 0
μ

13.

Q1 Q2
η
Q1
m
m
CV T2 T1 CV T3 T4
μ
μ
m
CV T2 T1
μ
T2 T1 T3 T4
T2 T1

14.

• Пусть объем газа изменился в n раз
V4 nV1
V3 nV2

15.

,
T2V
γ-1
T3 nV
γ-1
T2 T3n
T1V
γ-1
T4 nV
γ-1
γ-1
T1 T4n
γ-1

16.

T2 T1 T3 T4
T2 T1
T3n
γ-1
T4n
T3n
γ-1
γ-1
T3 T4
T4n
γ-1
T3 T4 n T3 T4
γ-1
T
T
n
3 4
γ-1
1 γ
1 n
n
γ-1
n
1
γ-1

17.

• Пусть n=3
1 γ
1 n
1,33
1 1.33
1 3
0.33
1 3
31%
0.31

18. ЦИКЛ КАРНО

• Наиболее экономичный цикл теплового
двигателя (1924)
• Состоит из 2 изотерм и двух адиабат

19.

P
1
Q1
T1
2
4
3
T2
Q2
V
12-изотермическое расширение
23-адиабатичческое расширение
34-изотермическое сжатие
41-адиабатическое сжатие

20.

Q1 Q2
Q1
m
V2
Q1 RT1 ln
V1
1
m
V4
Q2 RT2 ln
V3
1
TV
1 2
T2V3
V2 1
V3 1
1
V1
V4 1
1
1
TV
T
V
1 1
2 4
V2 V3
V1 V4

21.

m
Q1 Q2
Q1
V2 m
V4
RT1 ln RT2 ln
V1
V3 T1 T2
m
V2
T
1
RT1 ln
V1
К.п.д. цикла Карно определяется только
температурами нагревателя и холодильника
T1 T2
T1