Карно циклі

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

Факультеті: физика техникалық

Кафедрасы: жылу физика және техникалық физика

Мамандығы: жылуэнергетика 325

Реферат

Тақырыбы: Карно теоремасы

Орындаған: Сейлханов А. Г

Тексерген: Манатбаев Р. Қ

Алматы, 2020ж

Жоспар

1. Кіріспе . . . 3

2. Негізгі бөлім . . . 5

а) Карно теоремасы . . . 5

3. Қорытынды . . . 13

4. Пайдаланылған әдебиеттер . . . 14

Кіріспе

Карно еңбегінің алғашқы мақсаты-міндеті - бу машинасының пайдалы әрекет коэффициентін үлкейту болып табылған, ол қайтседе аз отыннан көбірек энергия алу жолы болған. Ғалым осындай ойша эксперимент жүргізіп көрді. Мысал ретінде: екі машина берілетін болса, оның біріншісі - идеал болатын болса, екіншісі - реал машина болады. Осы екі машина бірдей жағдайда жұмыс істейтін болса, демек олардың пайдаланатын жылу көздері (қыздырғышы жане суытқышы) бірдей бола алады. Онда не себеппен идеалды машиналардың өндіретін жұмысы реалды машиналарға қарағанда көбірек болады? Осындай сұраққа жауап іздеу кезінде ғалым Карноның маңыздылығы бар қорытындыға келуіне тура келеді.

Термодинамикада көп шеңбер процестердің арасында ғалым Карноның процесінің маңыздылығы бар болып табылады. Осы процесс жүйелердің күйін температуралары әрдайым тұрақты және біркелкі және бола алатын 2 жылу резервуарларымен жылулық біріктіру арқылы өзгертуге келетін квазистатикалық процесс болып табылатынын білеміз. Осы процесс циклімен жұмыс істейтін жылу машиналары идеалды жылу машиналары болып табылатындығы анық болды. Бұл цикл келесідей жүре алады. Жүйе температурасы қыздырғышпен жылулық біріктіріліп, жанастырылады.

Осы процесс принциптеріне сәйкес циклді жылу машиналарының жұмыс істеу процестерінде температураларының әртүрлігі бар 2 дене (қыздырғыштары мен суытқыштары) қатысуға міндетті болып табылады.

Карноның бірінші теоремасы келесідей: Қыздырғыш және суытқыштың көрсетілген тұрақты әрі нақты температурада жұмыс жасайтын кез-келген жылу машиналарының пайдалы әсер коэффициенті қыздырғыш пен суытқыштың осындай температурасында қайтымды Карно циклімен жұмыс жасай алатын идеал жылу машиналарының ПӘК-інен көбірек болуы мүмкін емес болады.

Карноның екінші теоремасы келесідей: осы циклімен жұмыс жасайтын идеал жылулық машиналарының ПӘК-і тек қана қыздырғыштың , суытқыштың температурасына тәуелділігі болады, яғни машиналарының құрылымына жәнеде жұмыстық денелердің түрлеріне тәуелді болмайды.

Осы процестің кері циклдегі пайдалы процес - жылу алынуы, сырт жақтан жүйеге жұмыс жасалынуы (жұмсалуы) пайдалы емес процес. Осындай процесстерге холодильниктердің жұмыс жасауын негізге ала аламыз.

Бұл циклде жұмысшы дене ретінде алынатын - идеалды газ қарастырылатындықтан, бұл жердегі процесстердің барлығы дерлік идеалды жағдайда өте алады. Осыдан шығарылатын қорытындымыз: ПӘК 1-ден аз кем (ПӘК<1) . Ал реалды жүйеде ПӘК осыдан да аз болуға тиісті, оған себеп реалды процессте жылулық қосымша кедергіге, мысал ретінде, үйкелістерге қарама-қарсы пайдаланылады. Бұл циклде жүретін процесс ретінде қайтымды болады жіне жұмысыда максималды түрде болады. Реалды жүйелерде қайтымсыз процесс жүретіндіктен мұндағы өндіріліп алынатын жұмыс Карно цикліндегі жұмыстан азырақ болады.

Карно циклдің ПӘК-і жұмысшы денелердің тегіне тәуелсіз болады, ол тек қыздырғыштың және тоңазытқыштардың температурасы тәуелді болады. Осы тұжырымдаманы ғалым 1824 жылы дәлелдей алған. Бұл айтылғандарды кей кездерде ғалымның алғашқы теоремасы дей алады. .

Қыздырғыштар мен тоңазытқыштардың белгілібір температураларда ғана жұмыс жасайтын жылу машинасының пайдалы әрекет коэффициентті, осындай жағдайда жасайтын қайтымды Карно цикл бойынша машиналардың пайдалы әрекет коэффициенттінен әркезде аз-кіші болып табылады. Бұныда Карноның тұжырымдамасы деп айтамыз.

Мысалы жұмысшы денеге идеалды газды аламыз, себеп бұның күйінің теңдеуі белгілі бізге. Карно цикл бойынша жұмыс жасайтын машиналардың пайдалы әрекет коэффициенттері максималды, яғни ең жоғарғы мәндерде бола алады, өйткені Карноның циклді процессі қайтымды, сол себепті η _{қайтымсыз} <η _{қайтымды} .

Карно теоремасы

Жылулық қозғалтқышы - сырттан алынатын жылу есебінен жұмыс істейтін периодтты түрде әрекет ете алатын қозғалтқыш.

Жылулық қозғалтқыштарында тура циклді процесстер қолданылады.

Жұмыс істеу принципптері келесідей:

Температурасы қыздырғышы аталынатын термостат арқылы бір цикл барысында жылу мөлшері алынады, ал температура төменірек салқындатқышы аталынатын термостатқа цикл ішінде жылу мөлшері беріліп сонымен бірге жұмыс жасалады.

Жылу қозғалтқышының суреті

http://lib.kstu.kz:8300/tb/books/2013/Fizika/Molekulalyk%20%20fizika_kaz/Kontr/3.9.files/image007.gif

Жылулық қозғалтқышының термиялық пайдалы әрекет коэффициенті тең болуы үшін, осы шарт орындалу қажет (жылулық машинаның бір реттік жылулыө көзі болу керек!) . Француздың физик-инженері Карно жылулық қозғалтқышы жұмыс істеуі үшін ең бірінші әрқалай температурада 2 жылулық көз болу керек (керісінше болатын болса, ол термодинамиканың екінші заңына қарама-қарсы келе алады) .

Термостат - денелердің температураларының өзгеріссіз жылуымен алмастыра алатын термодинамикалық жүйе ретінде қарастыра алады.

Карноның теоремасы.

Қыздырғыш ( Т ₁ ) пен салқындатқыштың ( Т ₂ ) температурасы бірдей болатын периодты түрде жұмыс істейтін жылулық машиналарының ішінен ең жоғары пайдалы әрекет коэффициентіне қайтымды машиналар ие бола алады; сонымен бірге қыздырғыш ( Т ₁ ) және салқындатқыштың ( Т ₂ ) температуралары бірдей болатын болса жұмыс істейтін қайтымды машиналардың пайдалы әрекет коэффициенттері бір-біріне тең болады және термодинамикалық жұмыстық денесінің (шеңберлік процесс ретінде жүретін жәнеде басқа денелер арқылы энергиямен алмасатын денелер болып табылады) табиғатынан тәуелді емес болады.

Суытқыш машинасы

Суытқыш машинасы - сырттан әсер ететін күштердің жұмысы есебінен жылулық температурасы жоғары денелерге берілетін жылулық машинасы болып табылады.

Жұмыс жасау принципі.

Жүйе ішінде бір циклда температурасы төменгі термостаттан жылулық мөлшері алынады, температурасы жоғарығы термостатқа жылулық мөлшері берілетін болады.

Шеңберлік процесстер үшін , бірақ шартымызға сәйкестене алатын,

Сол себепті

http://lib.kstu.kz:8300/tb/books/2013/Fizika/Molekulalyk%20%20fizika_kaz/Kontr/3.9.files/image012.gif

және

http://lib.kstu.kz:8300/tb/books/2013/Fizika/Molekulalyk%20%20fizika_kaz/Kontr/3.9.files/image013.gif

Немесе келесідей

Демек былай болады: температура жоғары болған уақытта жүйенің жылулық көзіне берілген жылулық мөлшері, температура төмен болған уақытта жылулық көзден алынған жылу мөлшерінен жүйемен істелген жұмыстың шамасынан үлкен болып шығады. Сәйкесінше, жұмыс жасамай-ақ температурасы төмен денеден жылуды алып температурасы жоғарырақ денеге беруге болмайды. Осы тұжырымдама Клаузиус тұжырымдаған термодинамиканың екінші заңына сәйкес.

Термодинамиканың екінші бастамасында жылудың аз қыздырылған денеден жоғары қыздырылған денеге берілуіне әрине қарсы келе алмайды. Тура осылай жылу берілу салқындату машинасында жүзеге асырылады. Бірақ осы жерде сыртқы күштердің жүйемен жұмыс істейтінін ескеру керек, демек бұл берілу процессінің жалғыз-ақ қана нәтижесі емес.

Салқындатқыш машинасының эффективтілігі салқындату коэффициенті арқылы анықталады. Бұл коэффициентттің температурасы төмендеу термостаттан алынған жылулық мөлшерінің салқындатқыш машинасына әрекет етуге жұмсала алатын А жұмысына қатынасы арқылы анықталады: