§ 15. Тепловые двигатели. Принцип действия тепловых двигателей и их КПД. Экологические проблемы использования тепловых двигателей
Цикл Карно. Эффективнее всего охладить рабочее тело перед сжатием можно путём адиабатного расширения газа, при котором его температура понизится до температуры холодильника Т2. Далее при изотермическом сжатии рабочее тело передаёт холодильнику количество теплоты Q2. Завершать цикл теплового двигателя эффективнее всего адиабатным сжатием газа до температуры Т1.
Таким образом, при работе рассматриваемого теплового двигателя происходят следующие процессы (рис. 86.1): 1) изотермическое расширение газа (АВ, при этом газ получает некоторое количество теплоты Q1 от первого термостата с температурой T1 — нагревателя); 2) адиабатное расширение газа (ВС, температура газа понижается до температуры T2 (T2 < T1)); 3) изотермическое сжатие при температуре T2 (СD, газ приводят в соприкосновение с вторым термостатом — холодильником, температура которого T2, при сжатии некоторое количество теплоты Q2 передаётся от газа холодильнику); 4) адиабатное сжатие газа до первоначального объёма (DА, температура газа увеличивается до T1).
Цикл работы теплового двигателя, соответствующий изображённому на рисунке, называют циклом Карно (в честь французского физика и инженера С. Карно (1796‒1832)). Причём Карно рассмотрел идеальный цикл, в котором не учитывал потери энергии, обусловленные неполным сгоранием топлива и трением (в том числе и вязким в потоках газа), а также неизотермичность и неадиабатность процессов сжатия и расширения в реальных тепловых двигателях.