Кръгови процеси (цикли)

Газът, получавайки топлина и разширяващ се, работи. За непрекъснато получаване на работа е необходимо работната течност да се връща през цялото време в първоначалното си състояние и да се повтаря отново­същия процес, тоест, така че процесът да е кръгов, цикличен­ким. В този случай трябва да се извърши известна работа по газа, да се компресира и да се върне в първоначалното му състояние. За да може топлинната машина да работи положителна работа необходимо е това разширяването на газа се случи при по-високо налягане от компресията. Това е възможно, ако енергията се подава към системата по време на разширяване Q1 отвън, например от нагревател, а при компресия енергията Q2 трябва да се даде на външната среда - хладилник.

След завършване на цикъла се връщаме в първоначалното състояние­стои със същата вътрешна енергия. Следователно, ΔU = 0 и доставената топлина Въпрос:1, минус сумата, дадена на хладилника Въпрос:2, отива в полезна работа A= Q1 - Q2 . За да оцените ефективността на работата, въведете коефициент на ефективност (ефективност) на топлинен двигател: (38) .

Колкото по-ефективно работи машината, толкова повече­вземете работа от нея A и по-малко топлина трябва да се подава от нагревателя Q1.

Както показа S. Carnot, максималната ефективност се получава за цикъл, състоящ се от две изотерми и две адиабати (т.нар. Цикъл на Carnot) (фиг.) Газът се разширява от точка 1 до точка 2 по протежение на изотермата при температура T1. В този случай, в уравнение (19) ΔU = 0, работа за разширяване на газа A > 0, т.е. енергията трябва да се подава към газа от нагревателя Q1 > 0.

може бъде
По време на адиабатното разширение от точка 2 до точка 3, топлообменът­партидата е равна на нула и разширяването работи И произведени чрез промяна на вътрешната енергия ΔU (газът се охлажда). Освен това външните сили компресират газа по изотермата 3 → 4 при температура Т2. Тук отново ΔU = 0 и от (19) следва, че A 0), ентропията му се увеличава, когато загуби (Q T2) в топлоизолирана система. Топлина Въпрос:, предавани от тялото 1 е равно на топлината Въпрос:, получено от тялото 2. Тяло 1 обаче го раздава при температура Т1 и, и тялото 2 го получава при температура Т2 и тъй като T1> T2, следователно, ‌‌│ΔС2│> │ΔС1│, така че като цяло в този процес ентропията на възрастта­не. Така при необратими процеси ентропията се увеличава.