Обратимые и необратимые процессы.

Процессы, в результате совершения которых в прямом и обратном направлениях термодинамическая система возвращается в исходное состояние и при этом в окружающей среде не происходит никаких изменений, называют обратимыми. Все остальные процессы необратимыми. Необратимость всегда приводит к уменьшению работы, совершаемой термодинамической системой. При необратном процессе система не может быть возвращена в исходное состояние без дополнительного внешнего воздействия, т.е. без компенсации энергии, потерянной в прямом и обратном процессах. Все процессы в тепловых двигателях совершаются в реальных условиях и являются в той или иной степени необратимыми. Объясняется это тем, что процессы в двигателях протекают с конечными скоростями и осуществляются при разности температур источника тепла (холода) и газа. Энергия, затрачиваемая на трение, обращается в тепло, часть которого передаётся в окружающую среду. Затраты тепла на трение существуют при любом направлении процесса или движения газа, а также движения деталей двигателя. Теплообмен между газом и источниками тепла или холода является причиной возникновения завихрений газа и потерь энергии. Необратимым является процесс сгорания топлива, так как образующиеся продукты сгорания не могут быть обращены в первоначальную смесь топлива и воздуха. Процесс называют замкнутым или круговым циклом в том случае, если система, проходя через ряд последовательных состояний, возвращается к исходному или начальному состоянию. Замкнутый обратимый процесс, реализуемый с идеальным газом, называют идеальным или теоретическим циклом. Прямыми называют циклы, в которых тепло превращается в работу. Прямые циклы совершают все тепловые двигатели. Обратными называют циклы, на осуществление которых расходуется внешняя энергия. Тепловой двигатель – это непрерывно действующая машина. Вследствие этого она не может работать по какому-либо одному из рассмотренных процессов.

Цикл Карно.Простейший круговой процесс идеального теплового двигателя называется циклом Карно. Он осуществляется между двумя источниками тепла с постоянными температурами. Цикл Карно - это теоретический цикл. Однако он устанавливает условия наибольшего превращения тепла в работу и имеет наибольший термический КПД в заданном интервале температур. Поэтому цикл Карно используют в качестве эталона для оценки других циклов, реализуемых при переменных температурах в процессе подвода и отвода тепла.