Цикл Карно – це цикл ідеальної теплової машини. В ній відсутні втрати на теплопровідність, теплове випромінювання, тертя і т.п.
Цикл Карно встановлює основні співвідношення процесу переходу теплоти від одного тіла до іншого з перетворенням цієї теплоти.
Розглянемо коловий процес, в результаті якого тепло, відняте від якогось тіла, можна перетворити в роботу і притому якнайкраще.
Карно довів теорему: із всіх періодично діючих теплових машин, що мають однакові температури нагрівачів і холодильників, найбільший ККД мають оборотні машини: при цьому ККД оборотних машин, що працюють при однакових температурах нагрівачів і холодильників, дорівнюють один одному і не залежать від конструкції машини.
Цикл Карно складається з двох ізотерм і двох адіабат .
ІПрямоугольник 3882зотермічне розширення і стиск задані, відповідно, кривими 1-2 і 3-4, адіабатне розширення і стиск-, відповідно, кривими 2-3 і 4-1. Для виконання циклу Карно необхідні термостат з температурою Т1 (нагрівник) і термостат з температурою Т2 (холодильник), причому Т1>Т2. При проходженні адіабатних ділянок циклу система повинна бути термоізольованою від навколишнього середовища.
Визначимо ККД циклу Карно. При ізотермічному процесі U=0 і робота розширення газу А12 дорівнює кількості теплоти Q1, що отримав газ від нагрівника:
При адіабатному розширенні робота виконується за рахунок зміни внутрішньої енергії:
При ізотермічному стисканні газу виконується робота А34 і газ віддає холодильнику кількість теплоти Q2
робота
А = А12 + А23 + А34 + А41 = Q1 + A23 - Q2 - A23 = Q1 - Q2.
Термічний ККД циклу Карно
Використаємо рівняння адіабат 2-3 і 4-1:
з верху фото
S = 100 м
V₁ = 10 м/с
V₂ = 15 м/с
t - ?
Решение:
Примем воду за неподвижную систему отсчета, а теплоход за подвижную систему отсчета. Тогда по закону сложения скоростей
Vабс(вектор) = Vпер(вектор) + Vотн(вектор), откуда
Vотн(вектор) = Vабс(вектор) - Vпер(вектор)
Выполнив векторное вычитание, получим, что на пути катера к корме теплохода Vотн = V₂ - V₁, а на обратном пути Vотн = V₁ + V₂
Время до корма теплохода t₁ = S / (V₂ - V₁), а время t₂ = S / (V₁ + V₂).
t = t₁ + t₂
t = S / (V₂ - V₁) + S / (V₁ + V₂)
t = 100 / 5 + 100 / 25 = 20 + 4 = 24 с
ответ: 24 с