и 
.
(3.4)
. (3.5)
. (3.6)
. (3.7)
(3.8)
.
Изобарный
.
Изохорный
.
Изотермический
.
Адиабатный
.
(во всех процессах!).
(во всех процессах!).
, Дж/кг
; 
; 
; 
;
;
;
;
;
;
;
; 
;
;
Сводные графики политропных процессов в v-p и s - T координатах, выводы из анализа сводных графиков.
Сводные графики политропных процессов представлены на рис. 3.1.
Рис. 3.1
Выводы из анализа графиков
· При d v>0 происходит расширение газа с совершением работы (d 
>0), при d v<0 - сжатие газа с затратой работы (d <0).
· Чем больше n, тем круче линия процесса.
· В процессах, линии которых расположены правее адиабаты,
q подводится, а левее – q отводится.
· В процессах, линии которых расположены выше изотермы, Т увеличивается, а ниже – Т уменьшается.
· В процессах, линии которых расположены между адиабатой и изотермой, теплоемкость отрицательна (при расширении с подводом q температура уменьшается, при сжатии с отводом q температура увеличивается).
Второй закон термодинамики
4.1. Понятие о термодинамическом цикле. Условия преобразования тепловой энергии в механическую работу. Прямой термодинамический цикл, его среднее давление и КПД. Обратный цикл, его холодильный и отопительный коэффициенты.
Второй закон термодинамики связан с необратимостью (односторонней направленностью) всех естественных процессов. По Больцману: природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным.
|
|
Наиболее вероятное состояние термодинамической системы – состояние внутреннего равновесия.
В технической термодинамике второй закон определяет условия превращения теплоты в работу.
Работа, как показывает опыт, превращается в теплоту непосредственно и полностью.
Теплота превращается в работу посредством рабочего тела (газ, пар) лишь частично и при определенных условиях.
Рассмотрим прямой и обратный обратимые изотермические процессы при наличии одного источника теплоты (рис.7.1):
12 – прямой процесс расширения с подводом теплоты q от источника с запасом энергии Q; 
~пл.1’122’1’;
21 – обратный процесс сжатия с отводом теплоты q в источник внешней энергии;
Рис.4.1 
~пл. 2’211’2’;
; 
.
Для получения избыточной работы процесс сжатия должен проходить при меньшей температуре, т.е. необходимо иметь, по крайней мере, два источника теплоты («горячий» и «холодный»).
Круговой процесс (цикл)
Цикл – совокупность процессов, в результате осуществления которых рабочее тело возвращается в исходное состояние.
Прямой цикл – цикл, в котором теплота превращается в работу (линия расширения проходит выше линии сжатия).
Обратный цикл – цикл, в котором теплота от “холодного” источника передается “горячему” источнику при затрате работы (линия сжатия проходит выше линии расширения).
Прямой цикл
В прямом цикле (рис.4.2):
1а2 – процесс расширения с подводом теплоты q1 от «горячего» источника;
~ пл.1’1а22’1’;
2б1 – процесс сжатия с отводом теплоты q2 в «холодный» источник; 
~ пл. Рис. 4.2 2’2б11’2’;
; 
~ пл. 1a2б1.
Термический к.п.д. цикла 
. (4.1)
Среднее давление цикла 
- условное постоянное давление, при котором совершается работа, равная работе за цикл при переменном давлении; по физическому смыслу - работа, приходящаяся на единицу рабочего объема, 
. (4.2)
В vp – координатах (рис.4.2) пл. 1’1”2”2’1’=пл. 1a2б1.
Обратный цикл
В обратном цикле (рис.4.3):
1a2 – процесс расширения с подводом теплоты q2 от «холодного» источника; 2б1 – процесс сжатия с отводом теплоты q1 в «горячий» источник; площадь 1a2б1 пропорциональна затрате работы (– 
).
|
|
Рис.4.3
Обратный цикл в холодильных установках оценивается
холодильным коэффициентом 
, (4.3)
в тепловых насосах –
отопительным коэффициентом 
. (4.4)
