Карно цикл

Развитие термодинамики было в большой степени связано с анализом работы тепловых машин. Его осуществил в 1824 г. французский инженер С. Карно в книге «Размышления о движущей силе огня и машинах, спо­собных развивать эту силу». Основная идея Карно состоит в том, что тепловая машина производит работу не за счет только поглощения тепла, а благодаря его передаче от источника тепла – нагревателя, находящегося при температуре Т₁, к холодильнику, находящемуся при температуре Т₂<Т₁, т. е. от более нагретого тела к менее нагретому.

С. Карно впервые разработал метод циклов. Цикл – это последовательность процессов, которые возвращают в конечном счете всю систему участвующих в них тел в первоначальное состояние. Метод циклов оказал и продолжает оказывать большое влияние на развитие термодинамики.

Изменение состояния системы обычно характеризуется изменением трех основных параметров: температуры Т, давления р и объема V. Для одного моля идеального газа, как известно, выполняется уравнение: pV=RТ. французский физик Б. Клапейрон в 1834 г. впервые предложил изображать на диаграмме с помощью этого уравнения процессы, составляющие циклы. Если по оси ординат такой диаграммы откладывать давление, а по оси абсцисс – объем, то площадь, заключенная внутри замкнутой кривой, характеризующей изменение состояния системы, будет представлять собой работу, произведенную системой в результате цикла. Коэффициент полезного действия (КПД) цикла равен отношению произведенной работы к затраченному теплу.

Цикл Карно – обратимый круговой процесс, в котором совершается превращение теплоты в работу.

Цикл Карно сыграл важную роль в развитии термодинамики (на его основе, в частности, сформулирован второй закон термодинамики) и теплотехники и до сих пор используется при анализе работы тепловых машин.