Детская энциклопедия

Меню сайта











Сколько работы можно получить в машине Карно

Это подсчитать нетрудно. На первом участке цикла идеальный газ совершает работу изотер­мического расширения:

 

 

Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, а она не меняется. Сле­довательно, газ совершает работу только за счет тепла, полученного от нагревателя. И работа равна теплу:

 

При адиабатическом расширении газ работу совершает, а тепла не получает.

При изотермическом сжатии при температуре холодильника над газом приходится совершать работу. На этом участке цикла будет затрачена работа:

 

При изотермическом сжатии тепло, выделяющееся при по­стоянной температуре, полно­стью передается холодильнику, потому что внутренняя энергия газа остается постоянной:

 

На последнем этапе прихо­дится затрачивать работу, но при адиабатическом сжатии газ не выделяет тепло: работа це­ликом идет на повышение вну­тренней энергии газа. Сжатие должно продолжаться, пока не будет достигнута исходная тем­пература. Цикл закончен.

От нагревателя машина по­лучила Qн джоулей тепла. От­дала холодильнику Qх джоулей. В работу превращено по перво­му началу термодинамики Qн-Qx джоулей. Таким образом, машина смогла превратить в ра­боту не все тепло, полученное от нагревателя, а только часть его:

 

Эта величина называется в термодинамике коэффициентом полезного действия машины.

Мы его можем легко вычи­слить, если примем во внима­ние, что, по условиям адиабати­ческого сжатия, объем газа из­меняется в одно и то же число

 

Подставляя значения Qн и Qх, получим после сокращения замечательный результат: коэффициент полезного действия тепловой ма­шины, работающей по циклу Карно, равен


 
 Он определяется только температурами нагре­вателя и холодильника и не зависит больше ни от чего.

Не искушенный в термодинамике читатель должен был прийти в недоумение: где же второй закон термодинамики? В чем же он состоит?

Весь расчет коэффициента полезного дей­ствия был проведен, по-видимому, только на ос­новании закона термического равновесия и пер­вого закона. Никаких дополнительных зако­номерностей как будто бы не понадобилось. Но так только кажется. Новое здесь в требовании располагать по крайней мере двумя источниками теплоты с различными температурами, чтобы при­вести в действие тепловую машину. Из-за этого требования в работу превращается не все количе­ство теплоты, полученное машиной от нагревате­ля, и коэффициент полезного действия машины получается меньше единицы. Это новое названо вторым началом термодинамики.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016