КПД циклов
Второе начало термодинамики: невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему (формулировка Клаузиуса).
Энтропия – функция состояния системы, равная в равновесном процессе количеству теплоты dQ сообщённой системе или отведённой от системы, отнесённому к термодинамической температуре T системы.
Разность энтропий двух состояний 2 и 1 определяется формулой
.
КПД тепловой машины равен
,
где 
- количество теплоты, полученное от нагревателя за один цикл, A – работа, совершенная за один цикл.
КПД прямого цикла Карно
.
| 243. Работу одного из первых двигателей внутреннего сгорания можно моделировать циклом, состоящим из адиабаты, изобары и изохоры (рис. 11). Определить теоретический КПД такого двигателя, если известно отношение n максимального и минимального объемов газа (степень сжатия) и показатель адиабаты γ. | 
Рисунок 11
|
244. Тепловой двигатель мощности N работает по циклу, состоящему из двух изобар и двух адиабат; максимальное и минимальное давления газа в пределах цикла отличаются в n раз. Определите расход m топлива с удельной теплотой сгорания q за время Δ t работы двигателя, если уравнение адиабаты для данного газа может быть записано в виде 
, где 
– известный показатель адиабаты газа.
| 245. Работу карбюраторного (бензинового) двигателя внутреннего сгорания можно моделировать циклом Отто, который состоит из двух адиабат и двух изохор (рис. 12). Выразить теоретический КПД двигателя через степень сжатия n = 10. Рабочим веществом является азот (N2). | 
Рисунок 12
|
246. Тепловая машина Карно, имеющая КПД 
, начинает использоваться при тех же тепловых резервуарах как и холодильная машина. Сколько тепла Δ Q2 эта машина может перевести от холодильника к нагревателю за один цикл, если к ней за каждый цикл подводится работа 
?
247. Цикл Дизеля, описывающий работу одноименного двигателя, состоит из изобары, изохоры и двух адиабат (рис. 13). Вычислите теоретический КПД, зная n и n1.
248. Один моль одноатомного идеального газа ( ) совершает в тепловой машине цикл Карно
| 
Рисунок 13
|
между тепловыми резервуарами с температурами 
и 
. Наименьший объем газа в ходе цикла 
, наибольший – 
. Какую работу A совершает эта машина за один цикл? Сколько тепла Δ Q1 берет она от высокотемпературного резервуара за один цикл? Сколько тепла Δ Q2 поступает за цикл в низкотемпературный резервуар?
249. В газовой турбине изменение состояния рабочего тела описывается циклом из двух изобар и двух адиабат (рис. 14). Найти теоретический КПД турбины, если отношение давлений на изобарах рано m.
250.
| 
Рисунок 14
|
газа и количество поглощенного тепла при расширении газа по политропе 
от объема 
и давления 
до объема 
.
251. Цикл состоит из двух изохор и двух изобар (рис. 15). Показать, что для любого вещества с постоянными теплоемкостями CV и CP температуры в точках 1, 2, 3, 4 связаны соотношением  .
252. Найти изменение энтропии  водорода массой  , изотермически расширившегося от
| 
Рисунок 15
|
объема 
до объема 
.
253. Один киломоль азота при 
и два киломоля кислорода при температуре 
смешивают при постоянном давлении, равном 
. Определить изменение энтропии в этом процессе.
254. В некоторой температурной области энтропия термодинамической системы изменяется с температурой по закону: 
, где а - константа, 
. Какое количество теплоты Δ Q получает система при обратимом нагревании в этой области от 
до ?
255. Энтропия 
азота при температуре 
и давлении 
равна 
. Определить энтропию 
азота при температуре 
и давлении 
.
