Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Физика для школьников старших классов и поступающих" -> 51

Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.

Яворский Б.М. Физика для школьников старших классов и поступающих — М.: Дрофа, 2005. — 795 c.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyashkolnikovstarshihklasov2005 .djvu
Предыдущая << 1 .. 45 46 47 48 49 50 < 51 > 52 53 54 55 56 57 .. 236 >> Следующая


Q = AU + A=A,

где Q — общее количество теплоты, сообщенной газу в круговом процессе, А — работа газа в таком процессе.

В прямом цикле (п. 3°) Q > 0 и А > 0 — газ совершает работу ! за счет сообщенной ему теплоты. В обратном цикле (п. 4°) над газом совершается работа А' = -А > 0, и от газа отводится эк- J вивалентное этой работе количество теплоты.

«

6°. Циклом Карно называется круговой процесс, изобра- j женный на рис. II.4.2. Прямой цикл Карно состоит из четырех j последовательных обратимых процессов: изотермического рас-ширения 1—1' при температуре T1 (T1' = T1), адиабатического \ расширения 1'—2, изотермического сжатия 2—2' при темпера- |

туре T2 (T2' = T2) и адиабатического сжатия 2'—I. j

1

7 . Практически прямой цикл Карно осуществляется га- j

зом, заключенным в сосуде с подвижным поршнем. В процессе I

1—1' газ находится в тепловом контакте и равновесии с нагре-1

вателем (теплоотдатчиком), имеющим постоянную темпе-1

ратуру T11. От нагревателя газ получает некоторое количество |

теплоты Q1 > 0. Считается, что температура нагревателя при |

3

ЭТОМ не изменяется, ЧТО, строго говоря, ВОЗМОЖНО при беско- I нечной теплоемкости нагревателя. В процессе 1'—2 газ тепло- J изолируется и расширение его происходит адиабатически21 (11.2.5.10°). На участке 2—2' газ приводится в тепловой кон-J такт с холодильником (теплоприемником), имеющим посто- ] янную температуру T2 < T1. При этом газ изотермически ежи-1 мается и передает холодильнику некоторое количество тепло-1 ты -Q2 (если считать, что Q2 < 0 — количество теплоты, полу-1 чаемой газом от холодильника). Теплоемкость холодильника |

считается бесконечно большой. В состоянии 2' газ вновь тепло- S

і

изолируется и адиабатически сжимается до первоначального і состояния 1. 1

1 Например, большим резервуаром с водой.

2 Например, цилиндр с газом покрывают толстым слоем войлока.
§ II.4.1. КРУГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ (ЦИКЛЫ). ЦИКЛ КАРНО

163

8°. Работа, которую совершает газ в прямом цикле Карно,

A = Q = Q1 + Q2 = Qj — Iq2I-

Из формулы видно, что А < Q1, т. е. работа, совершаемая рабочим телом (п. 1°) в цикле Карно, меньше энергии, полученной от нагревателя на величину энергии, переданной холодильнику в форме теплоты. Это справедливо для произвольного процесса: работаА, совершаемая за цикл, всегда меньше суммы Qn0flii всех количеств теплоты, переданных рабочему телу нагревателями.

9°. Термическим коэффициентом полезного действия (КПД) г\ называется отношение работы А, совершенной рабочим телом в прямом круговом процессе, к сумме Qtt^ti всех количеств теплоты, сообщенных в этом процессе рабочему телу нагревателями:

А

Tl

Q

ПОД В

Величина г] характеризует степень экономичности теплового двигателя.

10°. Термический КПД прямого цикла Карно, совершаемого идеальным газом,

Qi + Q2 _ Tx - T2 T2

к Qi T1 T1'

Величина Т]к зависит только от отношения температур холодильника T2 и нагревателя T1.

11°. Обратный цикл Карно изображен на рис. П.4.3. При изотермическом сжатии, происходящем в процессе I'—1, от газа отводится количество теплоты Q1 при температуре T1, которая остается постоянной. В процессе 2'—2 изотермического расширения при температуре T2 < T1 к газу подводится количество теплоты Q2. В обратном Цикле Карно Q1 < О, Q2 > 0 и работа

А, совершаемая газом за один цикл, отрицательна: А = (Q1 + Q2) < 0.

Этот вывод справедлив для любого Рис. II.4.3
164

ГЛ. II.4. ВТОРОЙ ЗАКОН (НАЧАЛО) ТЕРМОДИНАМИКИ

обратного цикла. Если рабочее тело совершает обратный цикл, то при этом можно переносить энергию в форме теплоты (11.2.2.1°) от холодного тела к горячему за счет совершения внешними силами соответствующей работы. Это лежит в основе работы холодильных устройств. Экономичность холодильной машины тем больше, чем меньше работа А' = -А, затрачиваемая внешними силами на отвод от холодного тела количества теплоты Q2. Для холодильной машины Карно

Q2=A-Q1= A-- = 1

Л Л j

где г\ — термический КПД прямого цикла между теми же тем-] пературами T1 и T2 (пп. 3°, 4°). |

І

I

§ П.4.2. Обратимые и необратимые процессы J

II

1°. Термодинамический процесс называется обратимыл*| (обратимый процесс), если при совершении его термодинами-« ческой системой (11.1.3.1°) сначала в прямом, а затем в обрат-| ном направлении как сама система, так и все внешние тела, Cjj которыми система взаимодействовала, возвращаются в исход-:! ные состояния. Другими словами, при обратимом процессе] термодинамическая система может возвратиться в исходное! состояние так, что в окружающей ее среде не. останется ника-| ких изменений. Необходимым условием обратимости термоди-'і намического процесса является равновесность (11.1.3.7°) всех! последовательных состояний в процессе. Однако равновес-] ность процесса еще не обязательно означает его обратимость. :-Пример 1. Обратимым процессом является механическое! движение тела в вакууме при полном отсутствии сил трения.* Пусть, например, тело в этих условиях брошено с некоторой! начальной скоростью в поле силы тяжести (1.6.2.1°) под опре-5 деленным углом к горизонту. Оно, описав параболическую^ траекторию, упадет на Землю в некотором месте. Если теперь; бросить тело из этого места под тем же углом, с той же началь-1 ной скоростью, но противоположно направленной, то тело опи-' шет ту же траекторию в обратном направлении и упадет в пер-, воначальном месте. Любые промежуточные состояния движу-, щегося тела в прямом и обратном движениях будут совершен-] но тождественны. Обратимость механических движений;
Предыдущая << 1 .. 45 46 47 48 49 50 < 51 > 52 53 54 55 56 57 .. 236 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed