В интернете и учебниах полно трепа по циклу Карно.
Все они не понимают, что у Карно газ был в цилиндре и никакого объемного (по трема осям) сжатия /расширения газа не было, только по длине цилиндра, по одной оси.
Многие утверждают, что сухой воздух, это пояти идеальный газ и берут для идеального газа теплоемкость сухого воздуха 1000 Дж/(кг*1оК) Но простой расчет показывает, что это не так.
Расчеты веду при следующих начальных условиях.
Температура абсолютного нагревателя (При отдачи тепла его температура не уменьшается)
Т =546
оК
Абсолютный холодильник 273
оК (При приеме тепла его температура не увеличивается)
Давление Р = 1 кГ/метр
2Объем цилиндра 1 моль. 22,4 литр.
Диаметр поршня 100 см
2Длина ход поршня по цилиндру 22410/100 = 224 см = 2,24 метр
В расчете беру газовые закона для идеального газа.
Определение теплоемкости идеального газа, при условии ее постоянной при всех процессах.
Поршень в цилиндре был на расстоянии 2,24 метр от заглушки.
Внешней силой поршень перемещен на 1,12 метр.
Объем газа уменьшиться в два раза.
Давление удвоилось. Стало 2 кГ/метр
2 Давление на поршень росло от еуля до 1 кГ/метр
2Количество воздуха не изменилась 1,2250 кГ/м³, *22400/1000000 = 0,0274 кГ
Избыточное давление на поршень стало Ри = P*S = 1 кГ/си2*100 см2 =100 кГ
Температура стала 546
оК Возросла на 273
оК
Количество тепла С джоуль/кГ,К *0,0274 кг*273
оК = С*7,48 джоуль
Работа 100 кГ*1,12 метр /2 = 56 кГм = 549 джоуль Перешла в энергию тепла.
Теплоемкость С определилась как 549/7,48 = 73,4 джоуль/кГ.К
Всякие изохоры, изотермы....только путают читателя, только осваивающего термодинамику. Я эти термины тут не употребляю. Какой идет процесс, так и пишу.
В цикле Карно три такта. Начинаю с первого, после того, как внешняя сила сжимает газ.
В следующем цикле внешняя сила уже не нужна. Установка Карно становится двигателем
с КПД 100%.
Первый такт.Газ начинает расширятся. Поршень через коленвал раскручивает маховик, переводя работу газа в энергию вращения маховика.
При расширении газа, давление падает. Чтобы сохранить давление постоянным, нагреватель непрерывно добавляет в цилиндр тепло.
Процесс этот медленный, чтобы тепло из нагревателя равномерно прогревала весь объем газа. Ну очень маломощный тепловой двигатель у Карно.
При постоянном давление и температуре, поршень под давлением 100 кГ на пути 1,12 метр совершает работу 100 кГ*1,12 метр = 112 кГм = 112*9,81 = 1098 джоуль.
Поршень возвращается в исходное положение, на расстояние 2,24 метра от заглушки.
Второй такт.Нагреватель отключается, все тепло уходит в холодильник.
По температуре и давлению система возвращается в исходное положение при объеме 22,4 литра.
Третий такт.Маховик начинает сжимать газ обратно к первому такту. Он получил энергии 1098 джоуль, из которой отдаст на сжатие 549 джоуль. Остальные 549 джоуль уйдет на полезную работу.
Итого, нагреватель отдал 549 джоуль тепловой энергии, которые пошли на полезную работу 549 джоуль.
КПД установки Карно 100%.
Считать КПД при потерях тепла можно так.
Количество тепла в начале первого такта Q = C*546
oK =C*T
После холодильника останется C*273
oK = С*То
Нагреватель выдал тепла С(Т - То)
Потери тепла С*Тп
Без потерь тепла
\( КПД = \frac {С(Т - То)}{С(Т - То)} = 1*100 = 100 \)%
С потерями тепла
\( КПД = \frac {С(Т - То) - СТп}{С(Т - То)} = 1 - \frac { Тп}{Т - То} \)%
Ахинею в Вики.... можете посмотреть сами.
