Цикл Карно - теоретичні основи пристрою і роботи всіх двигунів внутрішнього згоряння
Серед усіх циклічних термодинамічних процесів особливе теоретичне значення та практичне застосування має цикл Карно. Часто його називають неперевершеним, великим, ідеальним і т. Д. А багатьом він взагалі здається чимось загадковим і незрозумілим. Однак якщо вірно розставити всі акценти, то моментально відкриються вся простота, геніальність і краса цього винаходу, який було відкрито французьким вченим і інженером Саді Карно. І стане зрозуміло, що нічого надприродного в запропонованому ним процесі немає, а є тільки максимально ефективне використання деяких законів природи.
Так що ж насправді собою являє знаменитий і таємничий цикл Карно? Його можна визначити як квазістатичний процес, заснований на приведенні термодинамічної системи в тепловий контакт з парою резервуарів-термостатів, що мають постійні і стійкі температурні значення. При цьому передбачається, що температура першого (нагрівача) перевищує аналогічний показник другого (холодильника). Цикл Карно полягає в тому, що спочатку термодинамічна система, спочатку має певне теплове значення, вступає в контакт з нагрівачем. Потім шляхом нескінченно повільного зменшення тиску в ній викликається квазістатична розширення, супроводжуване запозиченням теплоти від нагрівача і опором зовнішньому тиску.
Після цього система ізолюється, що знову ж викликає в ній квазістатична розширення по адіабаті, поки її температура не досягне аналогічних показників холодильника. При такому типі розширення термодинамічної системою також здійснюється якась робота опору зовнішньому тиску. У такому стані система і наводиться в контакт з холодильником, при цьому шляхом безперервного збільшення тиску вона стискається до певного моменту, внаслідок чого потім в повному обсязі віддає другий резервуару теплову енергію, запозичену від нагрівача. Цикл Карно унікальний тим, що не супроводжується будь-якої втратою тепла. Теоретично таку схему можна назвати вічним двигуном. Це все тому, що термічний ККД циклу Карно, що залежить виключно від температур пари резервуарів, завжди буде максимально можливим. Однак поки що ніхто не зумів створити машину, теплова ефективність якої перевищувала б тридцять відсотків від допустимої циклічним процесом Сади Карно.
А цей процес називають ідеальним, оскільки він набагато краще за інших циклів здатний перетворювати теплоту в корисну роботу. З іншого боку, через труднощі в організації та проведенні ізотермічних процесів його застосування в реальних двигунах надзвичайно ускладнене. Для максимальної ефективності теплопередачі таку машину потрібно повністю ізолювати від зовнішнього середовища, що насправді практично неможливо.
Зворотний цикл Карно лежить в основі принципу дії теплового насоса, який, на відміну від холодильної машини, повинен якомога більше віддати енергії якого-небудь гарячого об`єкту, наприклад опалювальній системі. Деяка частина тепла запозичується із зовнішнього середовища, що має більш низьку температуру, інша частка необхідної енергії виділяється при виконанні механічної роботи, наприклад компресором.
Що таке енергія Гіббса Мимовільність протікання процесів в системах відкритого та закритого типів описується через спеціальний критерій, який отримав назву енергія Гіббса. Він є функцією стану. Д.У. Гіббс, працюючи з термодинамічними системами, зумів вивести її через…
Зміна ентропії Ентропія є поняттям, яке було введено в термодинаміки. За допомогою даної величини визначається міра розсіювання енергії. Будь-яка система відчуває протиборство, яке виникає між теплом і силовим полем. Збільшення температури призводить до зниження…
Перший закон термодинаміки Перший закон термодинаміки стверджує, що зміна внутрішньої енергії можливо тільки при наявності зовнішніх впливів. Іншими словами, якщо системі буде повідомлено певну кількість тепла і над нею буде здійснена робота, то активність даного тіла…
Теплові двигуни. Види теплових двигунів Тепловий двигун - це апарат, який здійснює роботу за рахунок використання енергії палива. Машина, що працює на такому двигуні, перетворює теплову енергію в механічну і застосовує залежність розширення речовини від значення температури.Перша теплова…
Термодинамічна рівновага біологічної системи Термодинамікою називається розділ фізики, вивчає теплову енергію і принципи її розподілу по всьому об'єму речовини або певного середовища. Ця дисципліна ґрунтується на деяких загальних універсальних принципах і використовує досвідчені дані багатьох…
Цикл Ренкіна для парової турбіни Хоча технологічний прогрес йде дуже швидко, часто можна побачити ситуації, коли на сучасних установках використовуються принципи, які були відкриті ще в минулих століттях. Наприклад, цикл Ренкіна, який був винайдений в 19-му столітті, застосовується…
ККД теплових машин. ККД теплової машини - формула Сучасні реалії припускають широку експлуатацію теплових двигунів. Численні спроби заміни їх на електродвигуни поки зазнають невдачі. Проблеми, пов'язані з накопиченням електроенергії в автономних системах, вирішуються з великими труднощами.Все ще…
ККД теплового двигуна. ККД теплового двигуна - формула визначення Роботу багатьох видів машин характеризує такий важливий показник, як ККД теплового двигуна. Інженери з кожним роком прагнуть створювати більш досконалу техніку, яка при менших витратах палива давала б максимальний результат від його…
Теплові насоси: принцип роботи і характеристика Тепловий насос - це прилад, який може поєднувати в собі такі, здавалося б, несумісні деталі, як опалювальний котел, кондиціонер і джерело гарячого водопостачання. Головна відмінність даного пристрою полягає в тому, що він може використовувати…
Цикл for в PHP Одним з основних завдань комп'ютерів є обробка великих обсягів даних, у людини це заняття вимагало б дуже великих витрат часу. Для виконання складних обробок і були придумані цикли. Розглянь цикл for. Буває, що необхідно повторити якийсь із…
Основні типи і приклад циклічних алгоритмів Стаття покликана дати базові поняття про те, що таке циклічний алгоритм, які є загальними для будь-якої мови програмування та рівня підготовки програміста.Поняття алгоритмуАлгоритмом називається послідовність дій для досягнення рішення якої-небудь…
Фінансовий цикл - показник ефективності роботи підприємства Фінансовий цикл - це період, який укладено між датою погашення кредиторської заборгованості (оплата покупцями отриманих матеріалів та сировини від постачальників) і датою погашення дебіторської заборгованості (надходження коштів від покупців за…
Холодильні машини: принцип роботи, пристрій і застосування Холодильні машини широко використовуються в різних галузях промисловості. Вони призначені для відводу тепла від об'єктів, температура яких повинна бути нижче, ніж у навколишнього середовища. Нижчою порогом є мінус 150 градусів, а вищим - плюс…