Теорема Карно — коэффициент теплового действия (КПД) тепловой машины, в которой используется цикл Карно, зависит только от температур нагревателя и холо-• дильника, но не зависит от природы рабочего вещества. Карно цикл Цикл Карно — круговой обратимый процесс, состо¬ящий из двух изотермических и двух адиабатических про¬цессов. Карно впервые разработал метод циклов. Цикл (или круговой процесс) — это процесс, при ко¬тором система последовательно проходит ряд состояний и возвращается в первоначальное. Прямой цикл. При расширении газа выполняет¬ся работа, пропорциональная площади фигуры, ограни-ченной верхней кривой, прямыми V = У, и У= У2, я осью абсцисс. При сжатии — площади фигуры, отмеченной пересекающейся штриховкой (рис. 1).
От 1 к 2 — расширение, от 2 к 1 — сжатие.
энергии, в обратном цикле (рис. 2) внешняя механичес-кая энергия превращается в тепло. При движении систе¬мы в фазовом пространстве (в данном случае в координа¬тах/з-К) в обратном направлении (против часовой стры-ки) ее работа будет отрицательна. Рис.2 Превратить механическую энергию в тепло легко, обратный процесс — превращение тепла в механическув энергию — происходит в тепловых двигателях (тепло¬вых машинах). В 1824 году Н. Л. С. Карно впервые рассмотрел иде¬альный цикл Для теплового двигателя, в котором рабочее вещество приводят в тепловой контакт с двумя тепловы¬ми резервуарами: нагревателем и холодильником. Основная идея Карно состоит в том, что тепловая ма¬шина производит работу не за счет только поглощенн тепла, а благодаря его передаче от источника тепла — на¬гревателя, находящегося при температуре Гг, к холодиль¬нику, находящемуся при температуре Тг < Г,, т. е. от балет нагретого тела к менее нагретому. На рис, 3 показан цикл Карно, состоящий из двтж отрезков изотерм и двух отрезков адиабат.
От 1 к 2 — расширение, от 2 к 1 — сжатие. Изотерма Адиабата Р, А'>0 О Рис.3 О
Рис. 1 Таким образом, газ, совершая прямой цикл, выпол¬няет положительную работу. Обратный цикл. В отличие от прямого цикла, где работа совершалась за счет подвода внешней тепловой
Площадь, заштрихованная наклонными линиями,— \ работа, совершенная самим расширяющимся газом; ая щадь, заштрихованная вертикальными линиями, — рай та, совершаемая над газом. Разность этих 'Площадей — ] полезная работа. Назначение теплового двигателя: брать от нагрева-теля. находящегося при температуре Гг, количество теп-доты 0_, и совершать полезную работу А. Источник тепловой энергии (нагреватель)
Каждый шаг цикла полностью обратим, т. е. можно глздать холодильную машину, пустив все процессы в об-Звгном направлении. Принцип действия тепловых машин тзиведен на рис. 4. Окружающая среда, кзервуар для энергии (холодильник) Охлаждаемое тело
Тепловая машина (двигатель) Окружающая среда Тепловая машина (рефрижератор) Рис. 4 Коэффициент полезного действия (КПД) тепло-машины где А — полезная работа; (), — затраченная энергия. '*-О,-О, потери энергии превращаются в тепло). й_Г, Вычислив точно значения О,, С^, получим: 7)~ ~ "т"' *с-2' 2 о., а, а, г, Теорема Карно: Коэффициент полезного действия зависит только от жгжэшения температур нагревателя и холодильника.
