Циклічні процеси 1

Термодинамічні цикли - кругові процеси в термодинаміці, тобто такі процеси, в яких початкові і кінцеві параметри, що визначають стан робочого тіла (тиск, об'єм, температура, ентропія), збігаються.

Термодинамічні цикли є моделями процесів, що відбуваються в реальних теплових машинах для перетворення тепла в механічну роботу.

Компонентами будь-якої теплової машини є робоче тіло, нагрівач і холодильник (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, в якій передача тепла здійснюється тільки між робочим тілом, нагрівачем і холодильником, є Цикл Карно. Існують також інші цикли (наприклад, цикл Стірлінга і цикл Ерікссона), в яких оборотність досягається шляхом введення додаткового теплового резервуара - регенератора. Загальним (тобто зазначені цикли окремий випадок) для всіх цих циклів з регенерацією є Цикл Рейтлінгера. Можна показати (див. Статтю Цикл Карно), що оборотні цикли мають найбільшою ефективністю.

Тепловий двигун - пристрій, що робить роботу за рахунок використання внутрішньої енергії палива, теплова машина, що перетворює тепло в механічну енергію, використовує залежність теплового розширення речовини від температури. (Можливе використання зміни не тільки обсягу, але і форми робочого тіла, як це робиться в твердотільних двигунах, де в якості робочого тіла використовується речовина в твердій фазі.) Дія теплового двигуна підпорядковується законам термодинаміки. Для роботи необхідно створити різницю тисків по обидві сторони поршня двигуна або лопатей турбіни. Для роботи двигуна обов'язкова наявність палива. Це можливо при нагріванні робочого тіла (газу), який здійснює роботу за рахунок зміни своєї внутрішньої енергії. Підвищення і зниження температури здійснюється, відповідно, нагрівачем і охолоджувачем.

Коефіцієнтом корисної дії (ККД) теплового двигуна називають відношення роботи A'. яку здійснюють двигуном, до кількості теплоти, отриманої від нагрівача:

Так як у всіх двигунів деяку кількість теплоти передається холодильника, то η<1. КПД теплового двигателя пропорционален разности температур нагревателя и холодильника. При T1-T2 =0 двигатель не может работать.