Жылуулукту пайдалуу ишке айлантуу
Термодинамикалык цикл жумушчу затты баштапкы абалга кайтарып, резервуарлар арасында энергия өткөрөт. Биринчи закон энергияны тең салмактайт, экинчи закон багыт жана натыйжалуулукту чектейт.
Максаттар
- $pV$ диаграммасынан иш жана багытты окуу;
- $\Delta U=Q-W_{by}$ ни туруктуу колдонуу;
- изохора, изобара, изотерма жана адиабатаны салыштыруу;
- кыймылдаткыч натыйжалуулугу жана муздаткыч коэффициентин эсептөө;
- энтропия жана Карно чеги менен мүмкүнчүлүктү текшерүү.
1. Абал, жол жана иш
Басым, көлөм, температура жана ички энергия абалды сүрөттөйт. Жылуулук менен иш жолго көз каранды. Система жасаган иш $W_{by}$ болсо $\Delta U=Q-W_{by}$. $W_{by}=\int P\,dV$: кеңейүү оң, кысылуу терс. Жол астындагы аянт — иш, цикл ичиндеги аянт — таза иш.
2. Төрт процесс
| Процесс | Шарт | Натыйжа |
|---|---|---|
| Изохора | $V$ туруктуу | $W=0$, $Q=\Delta U$ |
| Изобара | $P$ туруктуу | $W=P\Delta V$ |
| Изотерма | $T$ туруктуу | идеал газ үчүн $\Delta U=0$, $Q=W$ |
| Адиабата | $Q=0$ | кайтарымдуу идеал газ үчүн $PV^\gamma=const$ |
3. Цикл жана кыймылдаткыч
Толук циклде $\Delta U=0$, ошондуктан $W_{net}=Q_H-Q_C$. $\eta=W_{net}/Q_H=1-Q_C/Q_H$. Саат багытындагы цикл оң таза иш чыгарат.
Циклдик кыймылдаткыч бир резервуардын бардык жылуулугун ишке айланта албайт; бир бөлүгү сыртка берилет, кайтарылбастык жоготууну өстүрөт.
4. Муздаткыч
$COP_R=Q_C/W$, жылуулук насосу үчүн $COP_{HP}=Q_H/W=COP_R+1$. COP бирден чоң болушу мүмкүн, анткени ал ишке карата көчүрүлгөн жылуулук, кыймылдаткыч натыйжалуулугу эмес.