Як визначити ККД циклу Карно​

Цикл Карно – це цикл ідеальної теплової машини. В ній відсутні втрати на теплопровідність, теплове випромінювання, тертя і т.п.

Цикл Карно встановлює основні співвідношення процесу переходу теплоти від одного тіла до іншого з перетворенням цієї теплоти.

Розглянемо коловий процес, в ре­зультаті якого тепло, відняте від якогось тіла, можна перетворити в роботу і прито­му якнайкраще.

Карно довів теорему: із всіх періо­дично діючих теплових машин, що мають однакові температури нагрівачів і холо­дильників, найбільший ККД мають обо­ротні машини: при цьому ККД оборотних машин, що працюють при однакових тем­пературах нагрівачів і холодильників, до­рівнюють один одному і не залежать від конструкції машини.

Цикл Карно складається з двох ізо­терм і двох адіабат .

ІПрямоугольник 3882зотермічне розширення і стиск задані, відповідно, кривими 1-2 і 3-4, адіабатне роз­ширення і стиск-, відповідно, кривими 2-3 і 4-1. Для виконання циклу Карно необхідні термостат з температурою Т1 (нагрівник) і термостат з температурою Т2 (холодиль­ник), причому Т1>Т2. При проходженні адіабатних ділянок циклу система повинна бути термоізольованою від навколишнього середовища.

Визначимо ККД циклу Карно. При ізотермічному процесі U=0 і робота роз­ширення газу А12 дорівнює кількості теп­лоти Q1, що отримав газ від нагрівника:

При адіабатному розширенні робо­та виконується за рахунок зміни внутріш­ньої енергії:

При ізотермічному стисканні газу виконується робота А34 і газ віддає холо­дильнику кількість теплоти Q2

робота

А = А12 + А23 + А34 + А41 = Q1 + A23 - Q2 - A23 = Q1 - Q2.

Термічний ККД циклу Карно

Використаємо рівняння адіабат 2-3 і 4-1:

з верху фото