Цикл Карно. Цикл Карно состоит из двух изотерм 1-2, 3-4 и двух адиабат 2-3, 4-1(рис

Цикл Карно состоит из двух изотерм 1-2, 3-4 и двух адиабат 2-3, 4-1 (рис. 1.13). Из начального состояния газ изотермически расширяется по линии 1-2 при постоянной температуре T₁, получая при этом количество теплоты q₁ от теплоисточника. В точке 2 рабочее тело отключается от теплоисточника и продолжает расширяться адиабатно без подвода и отвода тепла по линии 2 — 3; при этом его температура снижается от Т₁ до Т₂. В точке 3 рабочее тело подключается к теплоприемнику (холодному теплоисточнику), сжимается изотермически при постоянной температуре T₂ по линии 3 — 4, отдавая теплоту q теплоприемнику. В точке 4 отключается теплоприемник, газ сжимается адиабатно по линии 4 — 1, при этом его температура вновь повышается до T₁.

Рис. 1.13-Цикл Карно.

Удельное количество тепла в изотермическом процессе определяется выражением: (1.88)

(1.89)

Согласно, первому закону термодинамики, разность q₁-q₂ эквивалентна удельной полезной работе l₀

(1.90)

Из уравнения для адиабаты 2-3 следует:

(1.91)

А для адиабаты 4-1:

(1.92)

Отсюда

или (1.93)

Используя выражения (1.83), (1.84)получим:

– пропорция Карно. (1.94)

Отсюда

(1.95)

Цикл Карно назван идеальным циклом, поскольку имеет ряд допущений:

1) Цикл протекает бесконечно медленно (нет потерь на трение), то есть рабочее тело находится в равновесии;

2) Цикл является обратимым.

Эта формула позволяет сделать следующие выводы;

1) термический кпд цикла Карно не зависит от природы газа;

2) кпд цикла Карно определяется только абсолютными значениями начальной температуры Т1 и конечной температуры Т2; его увеличение возможно повышением Т1 или снижением Т2;

3) кпд цикла Карно и любого другого цикла всегда меньше единицы, т.к. невозможно достигнуть Т = или Т₂ = 0. Следовательно, всю подводимую теплоту невозможно превратить в работу;

4) для получения работы необходимы два теплоисточника с разными температурами, так как при Т1 = Т2 .

Цикл Карно - это идеальный цикл. Его невозможно осуществить в реальной машине, но максимальный кпд может быть достигнут при максимальном приближении к циклу Карно.