Термодинамические циклы

Цикл (круг, от греч.) совокупность процессов в системе периодически повторяющихся явлений, при которых объект, подвергающийся изменению в определенной последовательности, вновь приходит в исходное положение.

Величина термодинамической работы и тепла в каком-либо политропном процессе зависит от показателя политропы; знак работы (положительный или отрицательный) зависит от направления процесса (расширение или сжатие). Если между точками 1 и 2 (рис.3.8) рабочее тело осуществляет последовательно ряд процессов расширения и сжатия и в результате возвращается в исходную точку, то в итоге рабочее тело совершает так называемый круговой процесс или термодинамический цикл. Такой цикл описывает изменение термодинамических параметров тела и преобразование тепла в работу в тепловых машинах.

Непрерывность действия тепловой машины обеспечивается тем, что рабочее тело с параметрами p, V, T, пройдя последовательно ряд состояний процесса расширения на пути 1а2, а затем ряд состояний сжатия 2б1 вновь возвращается в исходную точку и цикл может быть повторен.

Процесс расширения:

;

работа сжатия:

.

Поскольку , а также процесс в машине замкнут и повторяется, то можно получать непрерывно некоторую полезную работу .

При процессе расширения работа (тепло) подводится к рабочему телу и тогда:

.

Для осуществления процесса сжатия тепло отводится:

.

Так как внутренняя энергия является функцией состояния, т.е. величиной не зависящей от пути процесса, то для любого кругового цикла: . Следовательно .

Таким образом, полезная работа равна разности количеств тепла, подведенного и отведенного при совершении цикла.