Жылулық және суытқыш машиналар

Жылуды механикалық жұмысқа айналдыру үшін оны ұлғая алатын денеге беру керек. Сонда жұмыс мынаған тең болады:

Ең үлкен жұмыс изотермиялық процесте алынады, себебі ішкі энергия өзгермейді:

Бұл айтылған тұжырымдар жылу берудің тек бір сатылы процесіне ғана қатысты. Бұл жағдайда дененің атқаратын жұмысы сырттан алған жылу мөлшеріне тең.

Бірақ техникада жылудың механикалық жұмысқа түрленуінің осы сияқты бірлік процесі қызығушылық тудырмайды. Жылуды жұмысқа түрлендіретін нақты құрылғылар (бу машинасы, іштен жану двигательдер және т.с.с.) циклды түрде жұмыс істейді, яғни оларда болатын процестер периодты қайталанып отырады. Басқаша айтқанда, жүйе дөңгелек процесс жасауға тиісті.

Цикл ішіндегі атқарылатын жұмыс тұйық қисықпен шектелген ауданға тең.

Кельвин принципі: кейбір денеден тартып алынған жылуды механикалық жұмысқа түрлендіретін және сол кезде басқа денелерде ешқандай өзгерістерді тудырмайтын циклдық процесті жүргізу мүмкін емес.

Сөйтіп, жылу двигателі жұмыс істеу үшін суытқыш қажет (үшінші дене). Энергияның сақталу заңына сәйкес двигательдің атқаратын жұмысы мынаған тең:

Двигательдің атқаратын жұмысының, қыздырғыштан алатын жылу мөлшеріне қатынасын жылу двигателінің пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) деп атайды:

Двигательдің атқаратын жұмысы мейлінше жоғары болу үшін Карно циклын пайдалану керек.

, , ,

,

Адиабаттық процестер үшін мынаны жазуға болады:

,

немесе

Сонда ПӘК былайша табылады:

Карно теоремалары:

1. Суытқыш пен қыздырғыштың берілген температурасында жұмыс істейтін жылулық машинаның ПӘК-і суытқышпен қыздырғыштың сол температурасындағы қайтымды Карно циклы бойынша жұмыс істейтін машинаның ПӘК-нен жоғары бола алмайды.

2. Карно циклының ПӘК-і жұмыстық дененің тегіне тәуелсіз.