Оборотність машини Карно
Нехай деяка теплова машина здійснює цикл між нагрівачем з фіксованою температурою T1 і холодильником з фіксованою температурою T2. Як зробити цей цикл оборотним?
Зрозуміло, всі процеси циклу повинні бути квазістатичного – наша машина буде працювати нескінченно медленно25. Але цього не достатньо. Те, що машина повинна працювати в прямому і зворотному напрямку (т. Е. Як тепловий двигун і як холодильна машина) між одними і тими ж нагрівачем і холодильником, накладає додаткові вимоги. При роботі в прямому напрямку робоче тіло (газ) отримує від нагрівача тепло Q1 і віддає холодильника тепло Q2. Ці процеси теплопередачі повинні бути оборотні: справді, при роботі в зворотному напрямку газ повинен забрати у холодильника тепло Q2 і віддати нагревателю тепло Q1, проходячи через ті ж самі стану, що і в прямому напрямку.
Чи можна зробити теплопередачу оборотною? Адже якщо температура газу буде відрізнятися від температури нагрівача (холодильника), передача тепла буде незворотна чинності постулату Клаузіуса!
Єдиний вихід полягає в тому, щоб теплове взаємодія газу з нагрівачем і холодильником відбувалося ізотермічні. У ході теплообміну газ має ту ж температуру, що і нагрівач (холодильник), і нескінченно повільно, оборотним чином обмінюється з ними теплом. Ось звідки беруться ізотерми в циклі Карно: тільки вони й можуть відповідати тепловому контакту газу з нагрівачем і холодильником.
Зміна температури газу в циклі теж має відбуватися оборотно; значить, і тут потрібно виключати незворотний теплообмін. Єдина можливість – теплоізолювати газ і використовувати адіабатні процеси. Якщо проводити їх квазістатична, вони будуть оборотними.
Таким чином, цикл Карно – це єдиний циклічний процес, який можна здійснювати оборотним чином між даними нагрівачем і холодильником з фіксованими температурами.
Зрозуміло, машина Карно є ідеалізацією – вже тому, що використовує нескінченно повільні процеси. Тому її часто називають ідеальною тепловою машиною.
Related posts:
- Характеристика теплової машини Карно Важливими характеристиками теплової машини є найбільше танайменше значення температури робочого тіла в ході циклу. Ці значення називаються відповідно температурою нагрівача і температурою холодильника. Ми бачили, що ККД теплового двигуна строго менше одиниці. Виникає природне запитання: який найбільший можливий ККД теплового двигуна з фіксованими значеннями температури нагрівача T і температури холодильника T2? Нехай, наприклад, максимальна температура […]...
- Холодильні машини Життєвий досвід і фізичні експерименти говорять нам про те, що в процесі теплообміну теплота передається від більш нагрітого тіла до менш нагрітого, але не навпаки. Ніколи не спостерігаються процеси, в яких за рахунок теплообміну енергія мимоволі переходить від холодного тіла до гарячого, в результаті чого холодне тіло ще більше остигало б, а гаряче тіло – […]...
- Теплова машина Карно Спочатку дослідження в області термодинаміки – науки, що вивчає перетворення енергії в тепло і роботу, – в основному концентрувалися на функціонуванні двигунів і на те, як в них використовується паливо (наприклад, вугілля). “Батьком термодинаміки” частіше за інших називають Сади Карно – завдяки його праці “Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю […]...
- Принцип роботи холодильної машини У теплових двигунах робота здійснюється за рахунок енергії, отриманої від нагрівача. При цьому кількість теплоти, отримана від нагрівача, частково йде на здійснення роботи, а частково передається холодильника. Виникає питання, як здійснити зворотний процес, т. Е. Як передати енергію від менш нагрітого тіла більш нагрітого. Другий закон термодинаміки забороняє такий процес, якщо він єдиний. Однак він […]...
- Еквівалентність постулатів Клаузіуса і Кельвіна Постулати Клаузиуса і Кельвіна логічно випливають одне з одного. Показати це зовсім не складно. Припустимо спочатку, що невірний постулат Клаузіуса. Тоді існує процес X, єдиним результатом якого є передача тепла Q від менш нагрітого тіла L до більш нагрітого тіла M. Візьмемо тепловий двигун, нагрівачем якого є тіло M, а холодильником – тіло L. Двигун […]...
- Оборотні процеси У розділі “Теплові машини” ми відзначили, що ізотермічні і адіабатні процеси роблять машину Карно оборотною, але не пояснили – чому. Крім того, ми сказали, що всі реальні процеси необоротні. Як це поєднати з згаданої оборотністю циклу Карно? Насамперед, потрібно розповісти про найважливішу (поряд з ідеальним газом) ідеалізації в термодинаміки – рівноважних оборотних процесах. Рівноважний стан […]...
- Теплова машина – коротко Теплова машина – це система, яка може перетворити тепло в роботу або ж навпаки, робить роботу для отримання тепла. Існує два основних види теплових машин: 1. Системи, здатні перетворювати тепло в роботу. Такі системи називаються тепловими двигунами. Дані теплові машини лежать в основі двигунів на автомобілях. Щоб машина їхала, двигун повинен здійснювати роботу. Для здійснення […]...
- Бульвар Карно Бульвар Карно в Каннах – блискуча вулиця довжиною більше двох з половиною кілометрів, повна магазинів, з будинками вишуканої архітектури. У південних містах таке можна побачити нечасто. Чудову вулицю придумав один чоловік: банкір Анрі Жермен, засновник найбільшого французького банку “Креді Ліоне”. Банкір любив Лазурний берег. У 1863 році в Канни прийшла залізниця, і Жермен став скуповувати […]...
- Теплові двигуни в фізиці Ми знаємо, що досконала над тілом роботи є один із способів зміни його внутрішньої енергії: вчинена робота як би розчиняється в тілі, переходячи в енергію безладного руху і взаємодії його частинок. Тепловий двигун – це пристрій, який, навпаки, витягує корисну роботу з “хаотичної” внутрішньої енергії тіла. Винахід теплового двигуна радикально змінило вигляд людської цивілізації. Принципову […]...
- Перші поршневі машини – історія створення Першу парову машину побудував в 90-х роках XVII ст. французький винахідник Дені Папен. Вона була дуже недосконала. У циліндричній посудині з поршнем кип’ятили воду про що утворюється пар піднімав поршень. Потім посудину знімали з вогню і обливали холодною водою, щоб пар конденсировался і утворився вакуум, під дією атмосферного тиску поршень опускався вниз. Це був робочий […]...
- Вібраційні промивні машини Вібраційні промивні машини диспергируют глинистий матеріал за рахунок вібраційного впливу робочих органів на частинки. Застосовуються для промивання крупнозернистого матеріалу різної промивістості. Машини для легкої промивістості являють собою віброгрохоти різних конструкцій. У промивних грохотах виділяють зону промивання і зону грохочення (зневоднення). Вібрація накладається перпендикулярно до напрямку руху матеріалу. Інтенсифікація процесу досягається за рахунок профільованого днища, заповнюваного […]...
- Найпростіша модель синхронної машини Звернемося до рис. 8.33. Оскільки в пристрої, зображеному на ньому, частота наводимої ЕРС, струму і, відповідно, швидкість обертання поля якоря щодо якоря жорстко пов’язані зі швидкістю його обертання, така конструкція являє собою найпростішу модель синхронного генератора змінного струму з обертовим якорем. Синхронні машини, в яких якірна обмотка розташована на роторі, як на рис. 8.33, отримали […]...
- Основні поняття про машини Машиною називається агрегат, що виробляє корисну роботу. Машини розрізняються за призначенням, розмірами і конструкції, але все складаються з однакових за формою і призначенням елементів – деталей. Деталлю називається елементарна частина машини, яка не підлягає розбиранню, наприклад, вал, гайка, болт. Деталь, до якої кріпляться інші деталі, називається базовою. Кілька деталей, з’єднаних між собою, називаються вузлом. Кілька […]...
- Чим відрізняються пральні машини Асортимент пральних машин, представлених сьогодні у продажу досить широкий. Покупці, вперше зіткнулися з таким вибором, губляться в розмаїтті брендів, розкид цін і характеристиках. У цій статті ми спробуємо розібратися, чим відрізняються пральні машини. Перший і найважливіший з параметрів – це габаритні розміри. Необхідно визначитися з місцем установки, щоб зрозуміти, яка ширина і глибина пристрою є […]...
- Термодинаміка (формули) Внутрішня енергія одного моля одноатомного ідеального газу: Робота газу при розширенні (стисканні): Перший закон термодинаміки ΔU = Q – A; Q = ΔU + A. Рівняння Пуассона для адіабати: Робота газу в адіабатичному процесі: A = CV(T2 – T1). Формула Р. Майєра: Cp = CV + R. Молярна теплоємність при постійному об’ємі: Молярна теплоємність твердого […]...
- Оборотність хімічних реакцій. Хімічна рівновага Театру ви знаєте, що реакція може йти при сприятливому співвідношенні енергетичного і ентропійного факторів. але якщо ці фактори врівноважують один одного, стан системи не змінюється. У таких випадках кажуть, що системи знаходиться в рівновазі. Хімічні реакції, що протікають в одному напрямку, називають необрітімимі. Більшість хімічних реакцій є обрітімимі. Ця значить, що при одних і тих […]...
- Оборотність кредиту Оборотність кредиту – це індикатор, який показує продуктивність користування кредитними коштами та визначає швидкість обороту позики в днях. Дана величина відображається числом днів, протягом яких банківська кредитна маса здійснює повний оборот. Аналіз обіговості кредиту Для того щоб виконати аналіз ступеня оборотності кредитних коштів, застосовуються два індикатори. Перший показник – це період користування кредитними коштами, який […]...
- Оборотність запасів Оборотність запасів (inventory turnover) – показник обновляемости запасів сировини, матеріалів і готової продукції протягом розрахункового періоду. Стосовно до готової продукції на складі, оборотність товарних запасів показує швидкість, з якою товарні запаси виробляються і відпускаються зі складу. Оборотність товарних запасів – показник, що характеризує ефективність взаємодії служби закупівель і служби продажів. Низька оборотність запасів є поганим […]...
- Що робити, якщо втратив ключі від машини? У кожного власника транспортного засобу обов’язково має бути два примірники ключів від нього. Це одне з основних правил, яке дозволить уникнути неприємних ситуацій і поширеного питання про те, що робити, якщо втратив ключі від машини. Але наша життя повне сюрпризів, які не завжди носять позитивний характер. Приміром, ключі можна втратити і в іншому місті чи […]...
- Оборотність: визначення Оборотність оборотних активів показує, яке число раз за деякий період наявний залишок оборотних активів був залучений в виробничий процес. Чим частіше оборотні кошти виявлялися залученими у виробництво, тим ефективнішим може вважатися їх використання. Оборотність є ключовим показником для таких галузей, як громадське харчування, торгівля, побутове обслуговування. Як порахувати оборотність? Розрахунок ефективності застосування оборотних активів відбувається […]...
- Оборотність реакцій Хімічна реакція називається оборотною, якщо в даних умовах протікає не тільки пряма реакція (>), але також і зворотна реакція т. Е. З вихідних речовин утворюються продукти і одночасно з продуктів виходять реагенти: Оборотні реакції не доходять до кінця. Концентрації реагентів зменшуються, що призводить до зменшення швидкості прямої реакції. Швидкість же зворотної реакції постійно зростає, оскільки […]...
- Принцип роботи теплових машин З найдавніших часів люди користувалися енергією палива для приготування їжі, обігріву житла та обробки металів. Але після появи теплових двигунів особливе значення набуло застосування енергії палива для приведення в рух різних механізмів. Зрозуміло тому, наскільки важливо знати способи найбільш ефективного використання палива для здійснення роботи. Для використання внутрішньої енергії тіла потрібно її “відняти” у тіла. […]...
- Коливальний рух Коливальним рухом (коливаннями) називають всякий процес, який має властивість повторюваності в часі (рис. 1). Періодичним називається рух, при якому фізичні величини, що характеризують коливальну систему, через рівні проміжки часу приймають одні і ті ж значення. При періодичному коливальному рух тіло (матеріальна точка) переміщається поблизу стійкого положення рівноваги, відхиляючись то в одну, то в іншу сторону. […]...
- Що таке ізотермічний процес Термодинамічні процеси в фізиці характеризуються чотирма параметрами: Об’ємом; Тиском; Температурою; Енергією. Далі будуть розглядатися квазістатичні процеси, в яких зміни відбуваються досить повільно дозволяючи тиску і температурі залишатися постійними в будь-якій точці системи. Ізотермічним процесом називається квазістатичний процес, в якому температура залишається постійною. При ізотермічному процесі тиск і об’єм газу змінюються в такому співвідношенні, щоб його […]...
- Термодинамічний процес Термодинамічний процес (або просто процес) – це зміна стану газу з плином часу. У ході термодинамічної процесу змінюються значення макроскопічних параметрів – тиску, обсягу і температури. Особливий інтерес представляють ізопроцесси – термодинамічні процеси, в яких значення одного з макроскопічних параметрів залишається незмінним. По черзі фіксуючи кожен з трьох параметрів, ми отримаємо три види ізопроцессов. 1. […]...
- Термодинамічні стани і термодинамічні процеси В курсі механіки було введено поняття фізичної системи (системи тіл), для опису якої були використані закони динаміки. Таку систему називають механічною системою. Коли крім законів механіки потрібно застосування законів термодинаміки, систему називають термодинамічною системою. Як ми вже відзначали у вступі, необхідність використання цього поняття виникає, якщо число елементів системи дуже велике і руху окремих її […]...
- Молярна маса газу Молярна маса – це маса в кілограмах одного благаючи речовини. Оскільки в одному молі міститься однакова кількість структурних одиниць, формула молярної маси має такий вигляд: M = κ × Mr, Де K – коефіцієнт пропорційності; Mr – атомна маса речовини. Молярна маса газу може бути розрахована за рівнянням Менделєєва-Клапейрона: PV = mRT / M, З […]...
- Ізопроцесси – коротко Стан ідеального газу може змінюватися таким чином, що, крім маси, постійним залишатиметься один з макроскопічних параметрів стану. Наприклад, якщо внести з вулиці в тепле приміщення порожній, щільно закриту посудину з жорсткими стінками, то через деякий час він нагріється. Стан повітря в посудині буде іншим, проте його маса і об’єм залишаться колишніми, зміняться тільки тиск і […]...
- Неможливість вічного двигуна першого роду Відповідно до першого початку термодинаміки система, яка поставлена в такі умови, що вона не може отримувати теплоту від оточуючих її тіл, може здійснювати роботу лише за рахунок убутку своєї внутрішньої енергії. Будь-яка система має певний запас внутрішньої енергії, тому і робота, яку вона може зробити, обмежена запасами в нутренней енергії і з цієї причини є […]...
- Другий і третій початок термодинаміки Термодинамічний опис різних фізичних процесів з використанням тільки першого закону термодинаміки є неповним, оскільки не враховує факту існування в природі незворотних процесів. Для побудови адекватної теорії треба було введення додаткового постулату, що отримав назву другого початку термодинаміки. Введення цього почала дозволило розділити опис рівноважних (оборотних) і нерівноважних (необоротних) процесів. До категорії оборотних відносяться процеси, для […]...
- Оборотні і необоротні процеси. Незворотність теплових процесів Оборотним називається процес, який відповідає таким умовам: Його можна провести в двох протилежних напрямках; В кожному з цих випадків система і навколишні її тіла проходять через одні й ті ж проміжні стану; Після проведення прямого та зворотного процесів система і навколишні її тіла повертаються до вихідного стану. Всякий процес, що не задовольняє хоча б одній […]...
- Ізопроцесси Протягом цього розділу ми будемо дотримуватися наступного речення: маса і хімічний склад газу залишаються незмінними. Іншими словами, ми вважаємо, що: – m = const, тобто немає витоку газу з посудини або, навпаки, припливу газу в посудину; – р = const, тобто частки газу не відчувають будь-яких змін (скажімо, відсутня дисоціація – розпад молекул на атоми). […]...
- Теплові двигуни Пристрої, що перетворюють частину внутрішньої енергії тіл в механічну енергію, називають тепловими двигунами. Вважається, що першим тепловим двигуном була іграшка, винайдена близько 2000 років тому давньогрецьким вченим Героном Олександрійським, що складалася з порожнистої сфери з двома загнутими трубками, з яких виривався розігрітий пар, в результаті чого сфера оберталася (рис. 31а). Пар подавався через спеціальні трубки […]...
- Розподіл Максвелла Молекули газу при своєму русі постійно стикаються. Швидкість кожної молекули при зіткненні змінюється. Вона може зростати і спадати. Однак середньоквадратична швидкість залишається незмінною. Це пояснюється тим, що в газі, що знаходиться при певній температурі, встановлюється деякий стаціонарне, з часом не змінюється розподіл молекул за швидкостями, яке підпорядковується певному статистичному закону. Швидкість окремої молекули з часом […]...
- Коливання Періодичні процеси також називають коливальними рухами або просто коливаннями. Найбільш наочно коливальний рух можна представити за допомогою маятника. Рух маятника є прикладом механічного коливального руху. Звичайний маятник являє собою вантаж, підвішений на нитці (математичний маятник) або прикріплений до пружини (пружинний маятник). Математичний маятник називається так тому, що при вивченні його коливань доводиться, як це буває […]...
- Газ в електричному полі Точно також як і будь-який діелектрик, газ реагує на електричне поле. Молекули газу, перебуваючи у вільному русі, зі швидкостями великими ніж у іонів в розчинах і розплавах, можна сказати, що вони більш незалежні, ніж коли були в стані рідини. Наявність електричного поля призводить до дипольної орієнтації молекул газу (окремих диполів). Вони починають повертатися так, щоб […]...
- Тиск газу: формули Тиск газу – важлива величина, що має не тільки теоретичне, а й практичне значення. Розглянемо формулу тиску газу, що використовується в молекулярній фізиці, з поясненнями, необхідними для кращого розуміння. Для складання формули доведеться зробити деякі спрощення. Молекули є складними системами, що мають багатоступінчате будова. Для простоти розглянемо газові частки в певному посудині як пружні однорідні […]...
- Від чого залежить тиск газу? Причина тиску газів пов’язана з хаотичним швидким рухом молекул. Через це молекули газу стикаються з поверхнями. Так як молекул багато, то їх множинні удари створюють тиск. Гази займають весь наданий їм об’єм, так як їх молекули не пов’язані між собою. Зрозуміло, що чим обсяг більший, тим кількість молекул в одиниці об’єму буде менше. Отже, менше […]...
- Що таке ізохоричний процес Термодинамічні процеси в фізиці характеризуються чотирма параметрами: Об’ємом; Тиском; Температурою; Енергією. Далі будуть розглядатися квазістатичні процеси, в яких зміни відбуваються досить повільно дозволяючи тиску і температурі залишатися постійними в будь-якій точці системи. Ізохорочним процесом називається квазістатичний процес, в якому обсяг залишається постійним. Простим прикладом ізохоричного процесу є нагрівання аерозольного балончика (ні в якому разі не […]...
- Як харчуються організми-гетеротрофи Під час харчування гетеротрофов відбуваються суцільні процеси дисиміляції (руйнування (розщеплення речовин)) і виділення енергії. У травному тракті ферменти розщеплюють високомолекулярні органічні сполуки до низькомолекулярних (наприклад, білки до амінокислот, з яких вже можна щось побудувати в організмі). В процесі розщеплення активно бере участь вода. При цьому процесі виділяється тепло: Білки + H₂O (вода) → амінокислоти + […]...