ГЛАВА 21. РАБОТА ГАЗА В ЦИКЛИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Давайте проанализируем данный в условии задачи процесс с точки зрения эффективности превращения внутренней энергии в механическую.

Как следует из данного в условии графика, на любом малом участке процессов 1-2 и 2-3 газ получает тепло - . Действительно, на любом участке этих процессов растут и давление газа, и его объем, и, следовательно, температура. Поэтому растет внутренняя энергия газа . Поскольку газ расширяется, он совершает положительную работу , откуда и получается сделанное выше утверждение относительно полученной теплоты. Таким образом, в течение всего процесса 1-3 имел место контакт газа и некоторого тела, от которого газ получал энергию в виде некоторого количества теплоты и которое, таким образом, является нагревателем двигателя.

Аналогично доказывается, что на любом участке процесса 3-1 газ отдавал тепло (), то есть имел место контакт газа и некоторого тела, которое является холодильником.

Отсюда заключаем, что количество теплоты, полученное газом в течение цикла от нагревателя, есть

а количество теплоты, отданное холодильнику,

Поскольку конечное состояние газа в цикле совпадает с начальным, то приращение внутренней энергии газа за цикл равно нулю . Поэтому применение первого закона термодинамики ко всему циклу дает

где A - работа, совершенная газом в течение цикла. Отсюда по формуле (21.2) находим коэффициент полезного действия данного процесса

Иван Иванович Ползунов (1728-1766) - выдающийся русский инженер, создатель первой двухцилиндровой паровой машины. Родился и вырос в Екатеринбурге, но всю свою недолгую жизнь работал на барнаульском металлургическом заводе, где в заводской библиотеке (!, середина XVIII в.) познакомился с книгой И.В. Шлаттера, в которой была приведена схема одноцилиндровой паровой машины Ньюкомена.