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

2. Затем необходимо найти количество теплоты, полученное от нагревателя. Здесь снова нужно использовать первый закон термодинамики, но, во-первых, применять его нужно только к тем участкам процесса, где был контакт рабочего тела и нагревателя, а во-вторых, применять нужно количественно, т.е. находить количество теплоты, которое получило рабочее тело от нагревателя, через изменение тех или иных его макроскопических параметров.

3. Затем нужно найти работу, совершенную рабочим телом в течение цикла. Проще всего это сделать, вычисляя площадь фигуры, ограниченной графиком цикла, происходящего с рабочим телом на графике p − V. Можно также найти работу рабочего тела как разность количеств теплоты, полученного от нагревателя и отданного холодильнику. Затем по формулам (21.2) или (21.3) можно найти КПД данного процесса. Рассмотрим следующий пример.

Пример 21.3. С одноатомным идеальным газом происходит циклический процесс 1-2-3-1, график зависимости давления от объема для которого приведен на рис. 21.6 (процесс 2-3 является изохорическим, процесс 3-1 - изобарическим, на участке 1-2 давление является линейной функцией объема, причем продолжение прямой 1-2 проходит через начало координат). Найти коэффициент полезного действия этого процесса.

Решение. Ответим сначала на вопрос о том, на каких участках процесса газ контактирует с нагревателем, на каких с холодильником. В процессе 1-2 газ расширяется, и, следовательно, совершает положительную работу . В этом процессе растет его температура (это можно увидеть, применяя закон Клапейрона-Менделеева к состояниям 1 и 2), и потому растет его внутренняя энергия . Поэтому из первого закона термодинамики заключаем, что

Эти же рассуждения справедливы для любого участка процесса 1-2, и, следовательно, в течение всего этого процесса газ контактировал с нагревателем.