Круговий процес - це
Термодинамічні цикли - кругові процеси в термодинаміці. тобто такі процеси, в яких початкові і кінцеві параметри, що визначають стан робочого тіла (тиск. обсяг. температура. ентропія) збігаються.
Ідеалізовані термодинамічні цикли є наближеннями процесів, що відбуваються в реальних теплових машинах для перетворення теплової енергії (тобто, внутрішньої енергії) в механічну роботу. а також для охолодження (при використанні зворотного циклу).
Теплова машина складається з робочого тіла. яке і проходить цикл, нагрівача і холодильника (за допомогою яких змінюється стан робочого тіла).
Оборотним називають цикл, який можна провести як в прямому, так і в зворотному напрямку в замкнутій системі. Сумарна ентропія системи при проходженні такого циклу не змінюється. Єдиним оборотним циклом для машини, що складається тільки з робочого тіла, нагрівача і холодильника, є Цикл Карно. Існують також цикли Стірлінга і Ерікссона, в яких оборотність досягається шляхом введення додаткового приладу - регенератора. Можна показати (див. Статтю Цикл Карно), що оборотні цикли мають найбільшою ефективністю.
Основні принципи
Пряме перетворення теплової енергії в роботу забороняється постулатом Томсона (див. Другий закон термодинаміки). Тому для цієї мети використовуються термодинамічні цикли.
Для того, щоб керувати станом робочого тіла, в теплову машину входять нагрівач і холодильник. У кожному циклі робоче тіло забирає деяку кількість теплоти (Q1) у нагрівача і віддає кількість теплоти Q2 холодильника. Робота, вчинена теплової машиною в циклі, дорівнює, таким чином,
,
так як зміна внутрішньої енергії U в круговому процесі дорівнює нулю (це функція стану).
Нагадаємо, що робота не є функцією стану, інакше сумарна робота за цикл також була б дорівнює нулю.
При цьому нагрівач витратив енергію Q1. Тому теплової, або, як його ще називають, термічний або термодинамічний коефіцієнт корисної дії теплової машини (відношення корисної роботи до затраченої теплової енергії) дорівнює
.
Обчислення роботи і ККД в термодинамічній циклі
Робота в термодинамічній циклі, за визначенням, дорівнює
,
де C - контур циклу.
C іншого боку, відповідно до першого початку термодинаміки. можна записати
.
Аналогічним чином, кількість теплоти, передане нагрівачем робочому тілу, так само
.
Звідси видно, що найбільш зручними параметрами для опису стану робочого тіла в термодинамічній циклі служать температура і ентропія.
Цикл Карно і максимальний ККД теплової машини
Цикл Карно в координатах T і S
Уявімо собі наступний цикл:
Фаза А → Б. Робоче тіло з температурою, що дорівнює температурі нагрівача, наводиться в контакт з нагрівачем. Нагрівач повідомляє робочого тіла тепла в ізотермічному процесі (при постійній температурі), при цьому обсяг робочого тіла збільшується.
Фаза Б → В. Робоче тіло від'єднується від нагрівача і продовжує розширюватися адіабатично (без теплообміну з навколишнім середовищем). При цьому його температура зменшується до температури холодильника.
Фаза В → Г. Робоче тіло приводиться в контакт з холодильником і передає йому тепла в ізотермічному процесі. При цьому обсяг робочого тіла зменшується.
Фаза Г → А. Робоче тіло адіабатично стискається до початкового розміру, і його температура збільшується до температури нагрівача.
Його ККД дорівнює, таким чином,
,
тобто, залежить тільки від температур холодильника і нагрівача. Видно, що 100% -ний ККД можна отримати тільки в тому випадку, якщо температура холодильника є абсолютний нуль, що недосяжно.
Можна показати, що ККД теплової машини Карно максимальний в тому сенсі, що ніяка теплова машина з тими ж температурами нагрівача і холодильника не може володіти більшим ККД.
Зауважимо, що потужність теплової машини Карно дорівнює нулю, так як передача тепла за відсутності різниці температур йде нескінченно повільно.
література
Дивитися що таке "Круговий процес" в інших словниках:
КРУГОВИЙ ПРОЦЕС - (цикл), термодинамич. процес, при до ром система, зазнавши ряд змін, повертається в початковий стан. Термодинамич. параметри і характеристичні функції стану системи (внутрішня енергія U, ентальпія, Ізохоричний і ізобарний ... ... Фізична енциклопедія
КРУГОВИЙ ПРОЦЕС - (цикл термодинамічний) термодинамич. процес, при до ром все термодинамич. параметри (і термодинамич. ф ції) повертаються до своїх поч. значенням. Якщо термодинамич. стан визначається двома параметрами (напр. тиском Р і обсягом V), К. п ... Фізична енциклопедія
КРУГОВИЙ ПРОЦЕС - КРУГОВИЙ ПРОЦЕС, то ж, що цикл термодинамічний ... Сучасна енциклопедія
КРУГОВИЙ ПРОЦЕС - сукупність термодинамічних процесів, в результаті яких робоче тіло (напр. Пар в тепловій машині), пройшовши через ряд проміжних станів, повертається в початковий стан ... Великий Енциклопедичний словник
Круговий процес - КРУГОВИЙ ПРОЦЕС, то ж, що цикл термодинамічний. ... Ілюстрований енциклопедичний словник
кругової процес - uždarasis vyksmas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės sistemos būsenos kitimas, kuriam pasibaigus sistema grįžta į pradinę būseną. atitikmenys: angl. cyclic process vok. Kreislauf, m; Kreisprozess, m rus. ... ... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
кругової процес - uždarasis procesas statusas T sritis chemija apibrėžtis Termodinaminės sistemos būsenos kitimas, kuriam pasibaigus sistema grįžta į pradinę būseną. atitikmenys: angl. cyclic process rus. замкнутий процес; кругової процес ryšiai: sinonimas - ... ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
кругової процес - ciklinis vyksmas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. cyclic process vok. Kreislauf, m; Kreisprozeß, m; zyklischer Prozeß, m rus. круговий процес, m; циклічний процес, m pranc. processus cyclique, m ... Fizikos terminų žodynas
кругової процес - сукупність термодинамічних процесів, в результаті яких робоче тіло (наприклад, пар в тепловій машині), пройшовши через ряд проміжних станів, повертається в початковий стан. * * * КРУГОВИЙ ПРОЦЕС КРУГОВИЙ ПРОЦЕС, сукупність ... ... Енциклопедичний словник
кругової процес - ciklas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Reiškinių, procesų, sudarančių užbaigtą raidos ratą, visuma. atitikmenys: angl. cycle vok. Kreislauf, m rus. круговий процес, m; цикл, m pranc. cycle, m ... Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Круговий процес - (цикл) в термодинаміки, процес, при якому фізична система (наприклад, пара), зазнавши ряд змін, повертається в початковий стан. Термодинамічні параметри і характеристичні функції стану системи (температура Т, ... ... Велика радянська енциклопедія