- При каком цикле КПД теплового двигателя будет максимальным?
При данных значениях температур нагревателя (того, что передаёт тепло газу, совершающему работу) и холодильника (того, чему отдаёт тепло этот газ) максимальное КПД будет у двигателя, работающего по циклу Карно. - Что такое цикл Карно? Изобразите его на pV-диаграмме.
Цикл Карно, это цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат.
Цикл Карно изображён на рис. 83.
Рис. 83. Цикл Карно на pV-диаграмме.
1; 2; 3 и 4 — точки, изображающие первое; второе; третье и четвёртое состояния газа (совершающего работу) соответственно.
1-2 — изотерма, 2-3 — адиабата, 3-4 — изотерма, 4-1 — адиабата.
Q_{12}, Q_{23}, Q_{34}~и~Q_{41}~- количества теплоты, полученные газом в процессах 1-2, 2-3, 3-4 и 4-1 соответственно;
двойными стрелками указано: получает газ тепло, когда стрелка направлена внутрь цикла (в данном случае это процесс 1-2, при этом Q_{12}>0) или отдаёт, когда стрелка направлена наружу цикла (в данном случае это процесс 3-4, при этом, Q_{34}<0);
в адиабатных процессах газ не получает и не отдаёт тепла, поэтому Q_{23}=0~и~Q_{41}=0. - Запишите три формулы для максимального КПД теплового двигателя.
\max{η}=η_{Карно}=\large \frac{T_{нагр}-T_{хол}}{T_{нагр}}\normalsize =1-\large \frac{T_{хол}}{T_{нагр}};
где \max{η}~- максимальное значение КПД, которое может иметь тепловой двигатель при данных значениях температур нагревателя (того, что передаёт тепло газу, совершающему работу) и холодильника (того, чему отдаёт тепло этот газ),
η_{Карно}~- КПД двигателя, работающего по циклу Карно,
T_{нагр}~- температура нагревателя,
T_{хол}~- температура холодильника. - Покажите температуры нагревателя и холодильника на рис. 83.
На рис. 83 температура нагревателя это температура изотермы 1-2, а температура холодильника это температура изотермы 3-4.