lecture5 (Перегудовские лекции по физике), страница 4

Таким образом, формула для КПД циклаКарно справедлива для любого рабочего тела.Обобщить определение КПД на произвольные циклы не так просто.Как уже отмечалось выше, для осуществления таких циклов нужны недва, а больше термостатов. Нагревателями и холодильниками их назватьуже нельзя, поскольку, вообще говоря, один и тот же термостат будеткак отдавать тепло рабочему телу на одном участке цикла, так и получать его от рабочего тела на другом участке.

Непонятно, какой вкладдолжен давать теплообмен с этим термостатом в величину Q1 , стоящуюв знаменателе формулы η = A/Q1 для КПД. Ситуацию можно довести доабсурда, если проходить изотерму θ1 в обычном цикле Карно туда-сюдаобратно. Полученное рабочим телом за два прямых прохода тепло вдвоебольше обычного, а КПД, стало быть, вдвое меньше. К тому же простоесуммирование количеств теплоты, полученных рабочим телом от разныхнагревателей, не учитывает того, что тепло, полученное от нагревателя сменьшей температурой, в термодинамическом смысле “менее ценно”.Приведенные соображения достаточно ясно показывают, что КПД является не научной, а технической характеристикой.

На практике КПД,скажем, двигателя внутреннего сгорания определяют по расходу бензина при работе на стандартных оборотах и стандартном усилии на валу.Произведение оборотов и усилия дает мощность, а по справочнику можнопосмотреть удельную теплоту сгорания бензина. Поделив одно на другое,получают КПД (и это правильно). Не следует слишком серьезно относиться к теоретическому сравнению КПД различных циклов. Единственныйнаучно бесспорный способ сравнения — по производству энтропии, но всециклы на равновесных процессах в этом смысле эквивалентны, посколькуэнтропии не производят.Отдавая дань традиции, мы все же сравним КПД произвольного циклас КПД цикла Карно.

При этом под Q1 будем понимать тепло, переданное рабочему телу всеми термостатами, даже если потом оно было им жеотдано обратно. Аналогично будем понимать Q2 . Сравнивать КПД произвольного цикла будем с КПД цикла Карно с теми же максимальной и68θθ2θ1s2s1sСравнение КПД произвольного цикла с КПД цикла Карноминимальной температурами θ1 и θ2 и энтропиями S1 и S2 . ТогдаQ1 =|Q2 | =1–2–3θ dS 1–4–3θ dS 1–2–3θ1 dS = θ1 (S1 − S2 ),1–4–3θ2 dS = θ2 (S1 − S2 ).Теперь уже нетрудно сделать оценкуη =1−|Q2 |θ21−= ηC .Q1θ1Циклы можно использовать не только для превращения тепла в работу. Например, тепловой двигатель, работающий по циклу Карно, но пущенный в обратную сторону, превращается в холодильную машину.

Прикаждом проходе цикла рабочее тело отбирает у холодильника тепло |Q2 | иотдает нагревателю тепло Q1 . Эффективность холодильных машин естественно оценивать по отношению ξ = |Q2 |/A, и это еще более непонятнаявеличина, чем КПД.69.