Në një motor ideal me ngrohje që funksionon. motor ngrohje

Kur flasim për kthyeshmërinë e proceseve, duhet pasur parasysh se ky është një lloj idealizimi. Të gjitha proceset reale janë të pakthyeshme, prandaj, ciklet me të cilat funksionojnë motorët me nxehtësi janë gjithashtu të pakthyeshme, dhe për rrjedhojë jo ekuilibër. Sidoqoftë, për të thjeshtuar vlerësimet sasiore të cikleve të tilla, është e nevojshme që ato të konsiderohen si ekuilibër, domethënë sikur të përbëheshin vetëm nga procese ekuilibri. Kjo kërkohet nga aparati i zhvilluar mirë i termodinamikës klasike.

Cikli i famshëm i motorit ideal Carnot konsiderohet të jetë një proces rrethor i kundërt ekuilibër. Në kushte reale, asnjë cikël nuk mund të jetë ideal, pasi ka humbje. Ai zhvillohet midis dy burimeve të nxehtësisë me temperatura konstante në lavamanin e nxehtësisë. T 1 dhe marrës nxehtësie T 2, si dhe lëngu punues, i cili merret si gaz ideal (Fig. 3.1).

Oriz. 3.1. Cikli i motorit me ngrohje

Ne besojmë se T 1 > T 2 dhe heqja e nxehtësisë nga ngrohësi dhe furnizimi me nxehtësi në lavaman nuk ndikojnë në temperaturat e tyre, T1 dhe T2 mbeten konstante. Le të përcaktojmë parametrat e gazit në pozicionin ekstrem të majtë të pistonit të motorit të nxehtësisë: presioni - R 1 vëllimi - V 1, temperatura T një. Kjo është pika 1 në grafikun e boshteve P-V. Në këtë moment, gazi (lëngu i punës) ndërvepron me burimin e nxehtësisë, temperatura e të cilit është gjithashtu T një. Ndërsa pistoni lëviz në të djathtë, presioni i gazit në cilindër zvogëlohet dhe vëllimi rritet. Kjo do të vazhdojë derisa pistoni të arrijë në pozicionin e përcaktuar nga pika 2, ku parametrat e lëngut të punës (gazit) do të marrin vlerat P 2 , V 2 , T2. Temperatura në këtë pikë mbetet e pandryshuar, pasi temperatura e gazit dhe e ftohësit është e njëjtë gjatë kalimit të pistonit nga pika 1 në pikën 2 (zgjerimi). Një proces i tillë në të cilin T nuk ndryshon, quhet izotermike dhe kurba 1–2 quhet izotermike. Në këtë proces, nxehtësia transferohet nga burimi i nxehtësisë në lëngun e punës. Q1.

Në pikën 2, cilindri është plotësisht i izoluar nga mjedisi i jashtëm (nuk ka shkëmbim nxehtësie), dhe me lëvizjen e mëtejshme të pistonit në të djathtë, një ulje e presionit dhe një rritje në vëllim ndodh përgjatë kurbës 2-3, e cila është thirrur adiabatike(proces pa shkëmbim nxehtësie me mjedisin). Kur pistoni lëviz në pozicionin ekstrem djathtas (pika 3), procesi i zgjerimit do të përfundojë dhe parametrat do të kenë vlerat P 3 , V 3 , dhe temperatura do të bëhet e barabartë me temperaturën e lavamanit T 2. Me këtë pozicion të pistonit, izolimi i lëngut të punës zvogëlohet dhe ai ndërvepron me lavamanin e nxehtësisë. Nëse tani rrisim presionin në piston, atëherë ai do të lëvizë majtas në një temperaturë konstante T 2(ngjeshje). Prandaj, ky proces kompresimi do të jetë izotermik. Në këtë proces, ngrohni Q2 do të kalojë nga lëngu i punës në lavamanin e nxehtësisë. Pistoni, duke lëvizur në të majtë, do të vijë në pikën 4 me parametrat P4, V4 dhe T 2 ku lëngu i punës është sërish i izoluar nga mjedisi. Kompresimi i mëtejshëm ndodh përgjatë një adiabat 4-1 me një rritje të temperaturës. Në pikën 1, kompresimi përfundon në parametrat e lëngut të punës P 1 , V 1 , T 1. Pistoni u kthye në gjendjen e tij origjinale. Në pikën 1 hiqet izolimi i lëngut të punës nga mjedisi i jashtëm dhe cikli përsëritet.

Efikasiteti i një motori ideal Carnot.

Në modelin teorik të një motori ngrohjeje, konsiderohen tre trupa: ngrohës, trupi punues dhe frigorifer.

Ngrohës - një rezervuar termik (trup i madh), temperatura e të cilit është konstante.

Në çdo cikël të funksionimit të motorit, lëngu i punës merr një sasi të caktuar nxehtësie nga ngrohësi, zgjerohet dhe kryen punë mekanike. Transferimi i një pjese të energjisë së marrë nga ngrohësi në frigorifer është i nevojshëm për të kthyer lëngun e punës në gjendjen e tij origjinale.

Meqenëse modeli supozon se temperatura e ngrohësit dhe frigoriferit nuk ndryshon gjatë funksionimit të motorit termik, atëherë në fund të ciklit: ngrohje-zgjerim-ftohje-kompresim i lëngut punues, konsiderohet se makina kthehet. në gjendjen e tij origjinale.

Për çdo cikël, bazuar në ligjin e parë të termodinamikës, mund të shkruhet se sasia e nxehtësisë P ngarkesa e marrë nga ngrohësi, sasia e nxehtësisë | P cool |, i dhënë në frigorifer, dhe puna e bërë nga trupi i punës A janë të lidhura me njëra-tjetrën nga:

A = P ngarkesa – | P ftohtë|.

Në pajisjet reale teknike, të cilat quhen motorë me nxehtësi, lëngu i punës nxehet nga nxehtësia e lëshuar gjatë djegies së karburantit. Pra, në një turbinë me avull të një termocentrali, ngrohësi është një furrë me qymyr të nxehtë. Në një motor me djegie të brendshme (ICE), produktet e djegies mund të konsiderohen si ngrohës dhe ajri i tepërt mund të konsiderohet një lëng pune. Si frigorifer, ata përdorin ajrin e atmosferës ose ujin nga burimet natyrore.

Efikasiteti i një motori termik (makine)

Efikasiteti i motorit me nxehtësi (efikasiteti)është raporti i punës së bërë nga motori me sasinë e nxehtësisë së marrë nga ngrohësi:

Efikasiteti i çdo motori me nxehtësi është më i vogël se një dhe shprehet në përqindje. Pamundësia e shndërrimit të të gjithë sasisë së nxehtësisë së marrë nga ngrohësi në punë mekanike është çmimi që duhet paguar për nevojën e organizimit të një procesi ciklik dhe rrjedh nga ligji i dytë i termodinamikës.

Në motorët me nxehtësi reale, efikasiteti përcaktohet nga fuqia mekanike eksperimentale N motori dhe sasia e karburantit të djegur për njësi të kohës. Pra, nëse në kohë t karburanti masiv i djegur m dhe nxehtësia specifike e djegies q, pastaj

Për automjetet, karakteristika e referencës është shpesh vëllimi V karburanti është djegur gjatë rrugës s në fuqinë e motorit mekanik N dhe me shpejtësi. Në këtë rast, duke marrë parasysh densitetin r të karburantit, mund të shkruajmë një formulë për llogaritjen e efikasitetit:

Ligji i dytë i termodinamikës

Ka disa formulime ligji i dytë i termodinamikës. Njëri prej tyre thotë se është i pamundur një motor ngrohje, i cili do të funksiononte vetëm për shkak të një burimi nxehtësie, d.m.th. pa frigorifer. Oqeani botëror mund të shërbejë për të si një burim praktikisht i pashtershëm i energjisë së brendshme (Wilhelm Friedrich Ostwald, 1901).

Formulime të tjera të ligjit të dytë të termodinamikës janë ekuivalente me këtë.

formulimi i Clausius(1850): është i pamundur një proces në të cilin nxehtësia do të transferohej spontanisht nga trupat më pak të nxehtë në trupat më të nxehtë.

formulimi i Tomsonit(1851): një proces rrethor është i pamundur, rezultati i vetëm i të cilit do të ishte prodhimi i punës duke reduktuar energjinë e brendshme të rezervuarit termik.

formulimi i Clausius(1865): të gjitha proceset spontane në një sistem të mbyllur jo ekuilibër ndodhin në një drejtim të tillë në të cilin entropia e sistemit rritet; në një gjendje ekuilibri termik, është maksimal dhe konstant.

formulimi i Boltzmann-it(1877): një sistem i mbyllur me shumë grimca kalon spontanisht nga një gjendje më e rregulluar në një gjendje më pak të renditur. Dalja spontane e sistemit nga pozicioni i ekuilibrit është e pamundur. Boltzmann prezantoi një masë sasiore të çrregullimit në një sistem të përbërë nga shumë trupa - entropia.

Efikasiteti i një motori termik me një gaz ideal si lëng pune

Nëse jepet modeli i lëngut të punës në një motor ngrohjeje (për shembull, një gaz ideal), atëherë është e mundur të llogaritet ndryshimi në parametrat termodinamikë të lëngut të punës gjatë zgjerimit dhe tkurrjes. Kjo ju lejon të llogaritni efikasitetin e një motori ngrohjeje bazuar në ligjet e termodinamikës.

Figura tregon ciklet për të cilat mund të llogaritet efikasiteti nëse lëngu i punës është një gaz ideal dhe parametrat vendosen në pikat e kalimit të një procesi termodinamik në tjetrin.

Cikli Carnot. Efikasiteti i një motori ideal me ngrohje

Efikasiteti më i lartë në temperaturat e dhëna të ngrohësit T ngrohje dhe frigorifer T ftohtë ka një motor ngrohjes ku lëngu i punës zgjerohet dhe tkurret së bashku Cikli Carnot(Fig. 2), grafiku i të cilit përbëhet nga dy izoterma (2–3 dhe 4–1) dhe dy adiabate (3–4 dhe 1–2).

Teorema e Carnot vërteton se efikasiteti i një motori të tillë nuk varet nga lëngu i punës i përdorur, kështu që mund të llogaritet duke përdorur marrëdhëniet termodinamike për një gaz ideal:

Pasojat mjedisore të motorëve me ngrohje

Përdorimi intensiv i motorëve të nxehtësisë në transport dhe energji (centralet termike dhe bërthamore) ndikon ndjeshëm në biosferën e Tokës. Megjithëse ka mosmarrëveshje shkencore në lidhje me mekanizmat e ndikimit të jetës njerëzore në klimën e Tokës, shumë shkencëtarë theksojnë faktorët për shkak të të cilëve mund të ndodhë një ndikim i tillë:

1. Efekti serë është një rritje në përqendrimin e dioksidit të karbonit (produkt i djegies në ngrohësit e makinave termike) në atmosferë. Dioksidi i karbonit transmeton rrezatimin e dukshëm dhe ultravjollcë nga Dielli, por thith rrezatimin infra të kuqe nga Toka. Kjo çon në një rritje të temperaturës së shtresave më të ulëta të atmosferës, një rritje të erërave uragane dhe shkrirjes globale të akullit.
2. Ndikimi i drejtpërdrejtë i gazeve toksike të shkarkimit në jetën e egër (kancerogjenët, smogu, shiu acid nga nënproduktet e djegies).
3. Shkatërrimi i shtresës së ozonit gjatë fluturimeve të avionëve dhe lëshimeve të raketave. Ozoni i shtresave të sipërme të atmosferës mbron të gjithë jetën në Tokë nga rrezatimi i tepërt ultravjollcë nga Dielli.

Rruga për të dalë nga kriza ekologjike në zhvillim qëndron në rritjen e efikasitetit të motorëve me nxehtësi (efikasiteti i motorëve modernë të nxehtësisë rrallë tejkalon 30%); përdorimi i motorëve të shërbimit dhe neutralizuesve të gazrave të dëmshëm të shkarkimit; përdorimi i burimeve alternative të energjisë (bateri diellore dhe ngrohës) dhe mjeteve alternative të transportit (biçikleta, etj.).

Realitetet moderne përfshijnë funksionimin e gjerë të motorëve të nxehtësisë. Përpjekjet e shumta për zëvendësimin e tyre me motorë elektrikë deri më tani kanë dështuar. Problemet që lidhen me akumulimin e energjisë elektrike në sistemet autonome zgjidhen me shumë vështirësi.

Ende të rëndësishme janë problemet e teknologjisë për prodhimin e akumulatorëve të energjisë elektrike, duke marrë parasysh përdorimin e tyre afatgjatë. Karakteristikat e shpejtësisë së automjeteve elektrike janë larg atyre të makinave me motorë me djegie të brendshme.

Hapat e parë drejt krijimit të motorëve hibridë mund të reduktojnë ndjeshëm emetimet e dëmshme në megaqytetet, duke zgjidhur problemet mjedisore.

Pak histori

Mundësia e shndërrimit të energjisë së avullit në energji lëvizjeje ishte e njohur në antikitet. 130 pes: Filozofi Heron i Aleksandrisë i prezantoi audiencës një lodër me avull - aeolipil. Një sferë e mbushur me avull filloi të rrotullohej nën veprimin e avionëve që dilnin prej saj. Ky prototip i turbinave moderne me avull nuk gjeti aplikim në ato ditë.

Për shumë vite dhe shekuj, zhvillimi i filozofit u konsiderua vetëm një lodër argëtuese. Në vitin 1629, italiani D. Branchi krijoi një turbinë aktive. Avulli vë në lëvizje një disk të pajisur me tehe.

Që nga ai moment filloi zhvillimi i shpejtë i motorëve me avull.

motor ngrohje

Shndërrimi i karburantit në energji për lëvizjen e pjesëve të makinave dhe mekanizmave përdoret në motorët me nxehtësi.

Pjesët kryesore të makinave: një ngrohës (një sistem për marrjen e energjisë nga jashtë), një lëng pune (kryen një veprim të dobishëm), një frigorifer.

Ngrohësi është projektuar për të siguruar që lëngu i punës të ketë grumbulluar një furnizim të mjaftueshëm të energjisë së brendshme për të kryer punë të dobishme. Frigoriferi largon energjinë e tepërt.

Karakteristika kryesore e efikasitetit quhet efikasiteti i motorëve me nxehtësi. Kjo vlerë tregon se cila pjesë e energjisë së shpenzuar për ngrohje shpenzohet për të kryer punë të dobishme. Sa më i lartë të jetë efikasiteti, aq më fitimprurës është funksionimi i makinës, por kjo vlerë nuk mund të kalojë 100%.

Llogaritja e efikasitetit

Lëreni ngrohësin të marrë nga jashtë energji të barabartë me Q 1 . Lëngu i punës bënte punën A, ndërsa energjia që i jepej frigoriferit ishte Q2.

Bazuar në përkufizimin, ne llogarisim efikasitetin:

η= A / Q 1 . Ne marrim parasysh se A \u003d Q 1 - Q 2.

Nga këtu, efikasiteti i motorit të nxehtësisë, formula e të cilit ka formën η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, na lejon të nxjerrim përfundimet e mëposhtme:

• Efikasiteti nuk mund të kalojë 1 (ose 100%);
• për të maksimizuar këtë vlerë, është e nevojshme ose një rritje e energjisë së marrë nga ngrohësi ose një ulje e energjisë së dhënë në frigorifer;
• një rritje në energjinë e ngrohësit arrihet duke ndryshuar cilësinë e karburantit;
• duke reduktuar energjinë e dhënë në frigorifer, bëjnë të mundur arritjen e tipareve të projektimit të motorëve.

Motori ideal i ngrohjes

A është e mundur të krijohet një motor i tillë, efikasiteti i të cilit do të ishte maksimal (idealisht, i barabartë me 100%)? Fizikanti teorik francez dhe inxhinieri i talentuar Sadi Carnot u përpoq të gjente përgjigjen për këtë pyetje. Në 1824, llogaritjet e tij teorike në lidhje me proceset që ndodhin në gaze u bënë publike.

Ideja kryesore e një makine ideale është të kryejë procese të kthyeshme me një gaz ideal. Fillojmë me zgjerimin e gazit në mënyrë izotermale në një temperaturë T 1 . Sasia e nxehtësisë që kërkohet për këtë është Q 1. Pasi gazi zgjerohet pa shkëmbim nxehtësie. Pasi të ketë arritur temperaturën T 2, gazi kompresohet në mënyrë izotermale, duke transferuar energjinë Q 2 në frigorifer. Kthimi i gazit në gjendjen e tij origjinale është adiabatik.

Efikasiteti i një motori ideal të ngrohjes Carnot, kur llogaritet me saktësi, është i barabartë me raportin e ndryshimit të temperaturës midis pajisjeve të ngrohjes dhe ftohjes me temperaturën që ka ngrohësi. Duket kështu: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Efikasiteti i mundshëm i një motori termik, formula e të cilit është: η= 1 - T 2 / T 1 , varet vetëm nga temperatura e ngrohësit dhe ftohësit dhe nuk mund të jetë më shumë se 100%.

Për më tepër, ky raport na lejon të vërtetojmë se efikasiteti i motorëve me nxehtësi mund të jetë i barabartë me unitetin vetëm kur frigoriferi arrin temperaturat. Siç e dini, kjo vlerë është e paarritshme.

Llogaritjet teorike të Carnot bëjnë të mundur përcaktimin e efikasitetit maksimal të një motori ngrohjeje të çdo dizajni.

Teorema e vërtetuar nga Carnot është si më poshtë. Një motor ngrohje arbitrare në asnjë rrethanë nuk është në gjendje të ketë një efikasitet më të madh se e njëjta vlerë e efikasitetit të një motori ideal termik.

Shembull i zgjidhjes së problemit

Shembulli 1 Sa është efikasiteti i një motori ideal me ngrohje nëse temperatura e ngrohësit është 800°C dhe temperatura e frigoriferit është 500°C më e ulët?

T 1 \u003d 800 o C \u003d 1073 K, ∆T \u003d 500 o C \u003d 500 K, η -?

Sipas përkufizimit: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Nuk na jepet temperatura e frigoriferit, por ΔT = (T 1 - T 2), nga këtu:

η \u003d ∆T / T 1 \u003d 500 K / 1073 K \u003d 0,46.

Përgjigje: efikasiteti = 46%.

Shembulli 2 Përcaktoni rendimentin e një motori ideal termik nëse kryhet 650 J punë e dobishme për shkak të një kiloxhaul të fituar të energjisë së ngrohësit Sa është temperatura e ngrohësit të motorit të nxehtësisë nëse temperatura e ftohësit është 400 K?

Q 1 \u003d 1 kJ \u003d 1000 J, A \u003d 650 J, T 2 \u003d 400 K, η -?, T 1 \u003d?

Në këtë problem, ne po flasim për një instalim termik, efikasiteti i të cilit mund të llogaritet me formulën:

Për të përcaktuar temperaturën e ngrohësit, ne përdorim formulën për efikasitetin e një motori ideal të nxehtësisë:

η \u003d (T 1 - T 2) / T 1 \u003d 1 - T 2 / T 1.

Pas kryerjes së transformimeve matematikore, marrim:

T 1 \u003d T 2 / (1- η).

T 1 \u003d T 2 / (1- A / Q 1).

Le të llogarisim:

η= 650 J / 1000 J = 0,65.

T 1 \u003d 400 K / (1- 650 J / 1000 J) \u003d 1142,8 K.

Përgjigje: η \u003d 65%, T 1 \u003d 1142,8 K.

Kushtet reale

Motori ideal i nxehtësisë është projektuar duke pasur parasysh proceset ideale. Puna kryhet vetëm në proceset izotermike, vlera e saj përcaktohet si zona e kufizuar nga grafiku i ciklit Carnot.

Në fakt, është e pamundur të krijohen kushte për procesin e ndryshimit të gjendjes së një gazi pa ndryshime të temperaturës shoqëruese. Nuk ka materiale që do të përjashtonin shkëmbimin e nxehtësisë me objektet përreth. Procesi adiabatik nuk është më i mundur. Në rastin e transferimit të nxehtësisë, temperatura e gazit duhet domosdoshmërisht të ndryshojë.

Efikasiteti i motorëve me nxehtësi të krijuar në kushte reale ndryshon ndjeshëm nga efikasiteti i motorëve idealë. Vini re se proceset në motorët e vërtetë janë aq të shpejta sa që ndryshimi në energjinë e brendshme termike të substancës punuese në procesin e ndryshimit të vëllimit të saj nuk mund të kompensohet nga fluksi i nxehtësisë nga ngrohësi dhe të kthehet në ftohës.

Motorë të tjerë të nxehtësisë

Motorët e vërtetë funksionojnë në cikle të ndryshme:

• Cikli Otto: procesi në një vëllim konstant ndryshon në mënyrë adiabatike, duke krijuar një cikël të mbyllur;
• Cikli i naftës: izobar, adiabat, izohor, adiabat;
• procesi që ndodh me presion konstant zëvendësohet nga një adiabatik, duke mbyllur ciklin.

Nuk është e mundur të krijohen procese ekuilibri në motorët realë (për t'i afruar ato me idealet) në kushtet e teknologjisë moderne. Efikasiteti i motorëve termikë është shumë më i ulët, edhe duke marrë parasysh të njëjtat regjime të temperaturës si në një instalim termik ideal.

Por nuk duhet të zvogëloni rolin e formulës së llogaritjes së efikasitetit, pasi është ajo që bëhet pika fillestare në procesin e punës për të rritur efikasitetin e motorëve realë.

Mënyrat për të ndryshuar efikasitetin

Kur krahasoni motorët idealë dhe realë të nxehtësisë, vlen të përmendet se temperatura e frigoriferit të këtij të fundit nuk mund të jetë asnjë. Zakonisht atmosfera konsiderohet të jetë një frigorifer. Temperatura e atmosferës mund të merret vetëm në llogaritje të përafërta. Përvoja tregon se temperatura e ftohësit është e barabartë me temperaturën e gazrave të shkarkimit në motorë, siç është rasti në motorët me djegie të brendshme (të shkurtuar motorët me djegie të brendshme).

ICE është motori më i zakonshëm i nxehtësisë në botën tonë. Efikasiteti i një motori me nxehtësi në këtë rast varet nga temperatura e krijuar nga karburanti që digjet. Një ndryshim thelbësor midis një motori me djegie të brendshme dhe motorëve me avull është bashkimi i funksioneve të ngrohësit dhe lëngut të punës të pajisjes në përzierjen ajër-karburant. Me djegie, përzierja krijon presion në pjesët lëvizëse të motorit.

Një rritje në temperaturën e gazrave të punës arrihet duke ndryshuar ndjeshëm vetitë e karburantit. Fatkeqësisht, kjo nuk është e mundur të bëhet për një kohë të pacaktuar. Çdo material nga i cili është bërë dhoma e djegies së një motori ka pikën e vet të shkrirjes. Rezistenca ndaj nxehtësisë e materialeve të tilla është karakteristika kryesore e motorit, si dhe aftësia për të ndikuar ndjeshëm në efikasitetin.

Vlerat e efikasitetit të motorit

Nëse marrim parasysh temperaturën e avullit të punës në hyrjen e të cilit është 800 K, dhe gazi i shkarkimit është 300 K, atëherë efikasiteti i kësaj makine është 62%. Në realitet, kjo vlerë nuk kalon 40%. Një ulje e tillë ndodh për shkak të humbjeve të nxehtësisë gjatë ngrohjes së strehimit të turbinës.

Vlera më e lartë e djegies së brendshme nuk kalon 44%. Rritja e kësaj vlere është çështje e së ardhmes së afërt. Ndryshimi i vetive të materialeve, lëndëve djegëse është një problem mbi të cilin po punojnë mendjet më të mira të njerëzimit.

Puna e bërë nga motori është:

Ky proces u konsiderua për herë të parë nga inxhinieri dhe shkencëtari francez N. L. S. Carnot në vitin 1824 në librin Reflektime mbi forcën lëvizëse të zjarrit dhe mbi makinat e afta për të zhvilluar këtë forcë.

Qëllimi i hulumtimit të Carnot ishte të zbulonte arsyet e papërsosmërisë së motorëve me nxehtësi të asaj kohe (ata kishin një efikasitet prej ≤ 5%) dhe të gjenin mënyra për t'i përmirësuar ato.

Cikli Carnot është më efikasi nga të gjithë. Efikasiteti i tij është maksimal.

Figura tregon proceset termodinamike të ciklit. Në procesin e zgjerimit izotermik (1-2) në një temperaturë T 1 , puna është bërë për shkak të një ndryshimi në energjinë e brendshme të ngrohësit, d.m.th., për shkak të furnizimit me nxehtësi në gaz P:

A 12 = P 1 ,

Ftohja e gazit para ngjeshjes (3-4) ndodh gjatë zgjerimit adiabatik (2-3). Ndryshimi në energjinë e brendshme ΔU 23 në një proces adiabatik ( Q=0) është shndërruar plotësisht në punë mekanike:

A 23 = -ΔU 23 ,

Temperatura e gazit si rezultat i zgjerimit adiabatik (2-3) ulet në temperaturën e frigoriferit T 2 < T 1 . Në procesin (3-4), gazi kompresohet në mënyrë izotermale, duke transferuar sasinë e nxehtësisë në frigorifer. Q2:

A 34 = Q 2,

Cikli përfundon me procesin e kompresimit adiabatik (4-1), në të cilin gazi nxehet në një temperaturë T 1.

Vlera maksimale e efikasitetit të motorëve me nxehtësi që punojnë me gaz ideal, sipas ciklit Carnot:

.

Thelbi i formulës shprehet në të provuarit ME. Teorema e Carnot se efikasiteti i çdo motori ngrohjeje nuk mund të kalojë efikasitetin e ciklit Carnot të kryer në të njëjtën temperaturë të ngrohësit dhe frigoriferit.

Problemi 15.1.1. Figurat 1, 2 dhe 3 tregojnë grafikët e tre proceseve ciklike që ndodhin me një gaz ideal. Në cilin nga këto procese gazi kryente punë pozitive për cikël?

Problemi 15.1.3. Gazi ideal, pasi kishte përfunduar një proces ciklik, u kthye në gjendjen e tij fillestare. Sasia totale e nxehtësisë së marrë nga gazi gjatë gjithë procesit (diferenca midis sasisë së nxehtësisë së marrë nga ngrohësi dhe të dhënë në frigorifer) është e barabartë me . Cila është puna që bën gazi gjatë ciklit?

Problemi 15.1.5. Figura tregon një grafik të procesit ciklik që ndodh me gazin. Parametrat e procesit tregohen në grafik. Çfarë pune kryen gazi gjatë këtij procesi ciklik?

Problemi 15.1.6. Një gaz ideal kryen një proces ciklik, grafiku në koordinata është paraqitur në figurë. Dihet që procesi 2-3 është izokorik; në proceset 1-2 dhe 3-1, gazi funksionoi dhe, përkatësisht. Cila është puna që bën gazi gjatë ciklit?

Problemi 15.1.7. Efikasiteti i një motori me nxehtësi tregon

Problemi 15.1.8. Gjatë ciklit, motori i nxehtësisë merr një sasi nxehtësie nga ngrohësi dhe i jep sasinë e nxehtësisë frigoriferit. Cila është formula për përcaktimin e efikasitetit të një motori?

Problemi 15.1.10. Efikasiteti i një motori ideal termik që funksionon sipas ciklit Carnot është 50%. Temperatura e ngrohësit dyfishohet, temperatura e frigoriferit nuk ndryshon. Cili do të jetë efikasiteti i motorit ideal të nxehtësisë që rezulton?