Круговой процесс (цикл). Цикл Карно и его КПД

Круговым процессом называется процесс, в котором система, проходя через ряд состояний, возвращается в исходное состояние. На диаграмме круговой процесс изображается замкнутой кривой (1–2–1) (рис. 17).

Так как в цикле , то и первый закон ТД (19) принимает вид:

(27)

Работа за цикл , где S – площадь внутри кривой цикла, показанной в координатах (см. рис. 17).

Рис. 17

Согласно первому закону ТД (27) для цикла, в тепловой машине (в тепловом двигателе) работа совершается за счет теплоты, подведенной к газу:

(28)

где – количество подведенной от нагревателя теплоты; – количество теплоты, которое газ отдает холодильнику.

Термический коэффициент полезного действия для кругового процесса (КПД тепловой машины):

(29)

Дляцикла Карно, состоящего из четырех обратимых процессов (рис. 18): изотермического расширения 1–2, адиабатного расширения 2–3, изотермического сжатия 3–4 и адиабатного сжатия 4–1, – величина термического КПД

, (30)

где – температура нагревателя; – температура холодильника.

Сравнивая формулы (29) и (30), видим, что для обратимого цикла Карно выполняется равенство

.

Рис. 18