Тепловые двигатели, их КПД. Цикл Карно.

Тепловой двигатель - это система, совершающая многократно круговой процесс (цикл), при котором за счёт подведённого извне тепла совершается механическая работа. Для этого необходимо рабочему веществу в начале цикла сообщать некоторое количество теплоты Q₁, а в конце цикла отнимать количество теплоты Q₂.

Принцип действия теплового действия представлен на рис.

Рабочее тело приводится в контакт с нагревателем и получает от него количество теплоты Q₁. При этом температура газа повышается, он расширяется и перемещает поршень, совершая работу А₁. Затем рабочее тело приводится в контакт с холодильником, отдает ему Q₂, газ охлаждается и сжимается, перемещая поршень в обратном направлении, что равносильно совершению газом отрицательной работы А₂. После установления теплового равновесия с холодильником рабочее тело вновь приводится в контакт с нагревателем; цикл завершен.

Количество получаемого за цикл тепла равно Q₁, а отданного Q₂. Их разность перешла в полезную работу:

.

КПД теплового двигателя называется величина, равная отношению совершаемой за цикл полезной работы ко всему количеству теплоты, полученному от нагревателя:

.

Цикл Карно-цикл, составленный из двух изотерм и двух адиабат.

вен

 

 

Второе начало термодинамики - невозможен самопроизвольный процесс перехода тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.